JP2005338288A

JP2005338288A - 双方向光モジュール並びに一芯双方向光通信システム

Info

Publication number: JP2005338288A
Application number: JP2004155080A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Tomono; 紀之伴野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】発光素子からの光出力を有効活用することにより、マルチモード光通信を行うことができるダイナミックレンジを拡大する。
【解決手段】偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタ１４を、発光素子１２の発光面１２ａ並びに受光素子１３の受光面１３ａの双方に対して略４５°傾けて配置することにより、予め偏光方向が制御された出力光の全てをマルチモード対応の光ファイバ１７へ反射させるとともに光ファイバ１７から出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを受光素子１３へ導く。
【選択図】図２

Description

本発明は、マルチモード光ファイバを介して双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信に適用される双方向光モジュール並びに一芯双方向光通信システムに関する。

近年における光ファイバ通信網の拡大に伴い、１本の光ファイバを用いて双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信システムの導入が進んできている。

従来、かかる一芯双方向光通信に適用される双方向光モジュールとして、特許文献１に示すような光半導体素子モジュール１００が提案されている。この光半導体素子モジュール１００は、図４に示すように、パッケージ１２１内に実装された発光素子１０２と、ホルダ１１７に固定された受光素子１０６,バンドパスフィルタ１１３,レンズ１１２と、受光素子１０６と対向するモジュールケース１０１の内側に設けられた平面１１８と、受光素子１０６の光軸中心に対して略４５°傾けて配置された光分離フィルタ１１１とを備えている。

上述の如き構成からなる光半導体素子モジュール１００において、発光素子１０２から集光された波長λ１の出力光は、光分離フィルタ１１１を透過し、ファイバホルダ１１５に固定された光ファイバ１１０へ光結合される。また、この光ファイバ１１０から出射された波長λ２の入力光は、光分離フィルタ１１１を反射して受光素子１０６へ導かれる。即ち、この光分離フィルタ１１１は、波長に応じて光を反射し、或いは透過させることができるため、これを受光素子１０６と発光素子１０２の各光軸が互いに直交する位置に配設することにより、互いに波長の異なる入力光と出力光を分離することでき、光ファイバ１１０を介した一芯双方向光通信が可能となる。

このような一芯双方向光通信を行うための双方向光モジュールとしては、さらに特許文献２,３,４に示す技術が開示されている。

また、マルチモード光ファイバを介して双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信に適用される双方向光モジュール９も提案されている。

この双方向光モジュール９は、図５に示すように、出力光を発光する発光素子９８と、入力光を受光する受光素子９２と、入射された光を反射させ又は透過させる平板状のビームスプリッタ９９と、マルチモードの光を双方向に伝送可能なマルチモード光ファイバ９４と、各構成要素を内部に配設するとともに上記マルチモード光ファイバ９４の先端部分のみが挿通されるパッケージ９５とを備えている。

ビームスプリッタ９９は、発光素子９８の発光面９８ａ並びに受光素子９２の受光面９２ａの双方に対して略４５°傾けて配置されてなる。このビームスプリッタ９９は、発光素子９８により発光された出力光Ｌの一部を反射させて出力光Ｌａとするとともに、他の一部をそのまま透過させて出力光Ｌｂとする。この出力光Ｌａはマルチモード光ファイバ９４へ光結合され、相手側の双方向光モジュールへと伝送されることになる。

また、ビームスプリッタ９９は、マルチモード光ファイバ９４から出射された入力光Ｍの一部をそのまま透過させてこれを入力光Ｍａとするとともに、他の一部を反射させてこれを入力光Ｍｂとする。入力光Ｍａは受光素子９２における受光面９２ａにより受光され、電気信号に変換されることになる。

特開平８−１６０２５９号公報特開平８−２６２２７６号公報特開平１０−１９７７６２号公報特開平３−１４４６０２号公報

しかしながら、上述の如き従来の双方向光モジュール９では、発光素子９８から発光された出力光Ｌを出力光Ｌａと出力光Ｌｂに分岐するとともに、当該出力光Ｌａのみをマルチモード光ファイバ９４へ光結合させるため、発光素子９８における光出力の半分のみしか光伝送することができず、これにより光通信を行うことができるダイナミックレンジが小さくなるという問題点があった。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、発光素子からの光出力を有効活用することにより、光通信を行うことができるダイナミックレンジを拡大することができる双方向光モジュール並びに一芯双方向光通信システムを提供することにある。

本発明を適用した双方向光モジュールは、上述した課題を解決するために、発光させた出力光を双方向の光伝送が可能なマルチモード光ファイバへ供給するとともに、当該マルチモード光ファイバから供給される入力光を受光するための双方向光モジュールにおいて、偏光方向が予め制御された出力光を発光する発光素子と、入力光を受光する受光素子と、偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタを発光素子の発光面並びに受光素子の受光面の双方に対して略４５°傾けて配置することにより発光素子により発光された出力光の全てをマルチモード光ファイバへ反射させるとともにマルチモード光ファイバから出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを受光素子へ導く光路制御手段とを備える。

本発明を適用した一芯双方向光通信システムは、上述した課題を解決するために、マルチモード光ファイバを介して両端に配設された光モジュール間で互いに光を伝送可能な一芯双方向光通信システムにおいて、光モジュールは、偏光方向が予め制御された出力光を発光する発光素子と、光ファイバを介して相手側の光モジュールから伝送された入力光を受光する受光素子と、偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタを発光素子の発光面並びに受光素子の受光面の双方に対して略４５°傾けて配置することにより発光素子により発光された出力光の全てをマルチモード光ファイバへ反射させるとともにマルチモード光ファイバから出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを受光素子へ導く光路制御手段とを備える。

本発明は、偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタを、発光素子の発光面並びに受光素子の受光面の双方に対して略４５°傾けて配置することにより、予め偏光方向が制御された出力光の全てをマルチモード光ファイバへ反射させるとともにマルチモード光ファイバから出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを受光素子へ導く。

これにより、本発明では、偏光方向が予め制御された出力光を発光素子を介して発光することにより、これを分岐させることなく光ファイバ側へ全反射させることができるため、発光素子からの光出力を有効活用することができ、ひいては、これを配設する一芯双方向光通信システム全体のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態として、１本の光ファイバを用いて双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信システムに適用される双方向光モジュール１につき図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、この双方向光モジュール１が配設される一芯双方向光通信システム１０を示している。この一芯双方向光通信システム１０は、互いに異なるＡ地点,Ｂ地点に設置された各双方向光モジュール１ａ,１ｂ間でマルチモード対応の光ファイバ１７を介して信号を送受信するシステムである。

Ａ地点に設置された双方向光モジュール１ａは、相手側（双方向光モジュール１ｂ）に送信すべき情報に応じた出力光を光ファイバ１７を介して伝送させるとともに、当該光ファイバ１７を介して相手側から伝送される入力光を受光する。この双方向光モジュール１ａにより光ファイバ１７へ伝送された出力光は、双方向光モジュール１ｂにおける入力光に相当する。この双方向光モジュール１ｂは、この入力光を受光することによりこれに付加された情報を取得するとともに、相手側（双方向光モジュール１ａ）に送信すべき情報に応じた出力光を発光し、これを光ファイバ１７を介して伝送させる。この双方向光モジュール１ｂにより伝送された出力光は、上述した双方向光モジュール１ａにおける入力光に相当することになる。

双方向光モジュール１は、図２に示すように、出力光を発光する発光素子１２と、入力光を受光する受光素子１３と、偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタ１４とを備え、各構成要素１２〜１４を内部に配設するとともに上記マルチモード対応の光ファイバ１７の先端部分のみが挿通されるパッケージ１９とをさらに備えている。

発光素子１２は、半導体の再結合発光を利用して光を発光する発光ダイオードやレーザダイオード等で構成され、一芯双方向光通信に用いられる帯域の出力光を、注入された電流に基づき発光させる。この発光素子１２から出射された出力光は、偏光ビームスプリッタ１４へ入射されることになる。この発光素子１２は、発光面１２ａが光ファイバ１７の光軸と略同一方向となるように配置される。この発光素子１２は、注入すべき電流を送り込むためのドライバ回路が形成された配線基板に接続されていてもよい。

ちなみに、この発光素子１２は、上記出力光をシングルモード発振することにより生成する。即ち、この発光素子１２から発光される出力光の偏光方向は予め制御されていることになる。なお、この発光素子１２から出射される出力光は、短波長のファブリーペローレーザであってもよいし、また短波長の偏光が制御された面発光レーザであってもよい。

受光素子１３は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）等のように、印加されたバイアス電圧に基づき、受光面１３ａに対して照射された光を、その光量に応じた電気的な変換信号に変換する光電変換素子であり、例えば、フォトダイオード（ＰＤ）等からなるものである。この受光素子１３は、偏光ビームスプリッタ１４から出射された入力光を受光面１３ａを介して受光し、その光量に応じた電気信号を生成する。この受光素子１３には、光電変換により生成された電気信号を取り出すためのドライバ回路が形成された配線基板が接続されていてもよい。

偏光ビームスプリッタ１４は、発光素子１２の発光面１２ａ並びに受光素子１３の受光面１３ａの双方に対して略４５°傾けて配置されてなる。この偏光ビームスプリッタ１４は、発光素子１２により発光された出力光Ｋを全て反射させてこれを光ファイバ１７へと導く。

また、偏光ビームスプリッタ１４は、光ファイバ１７から出射された入力光Ｎの一部をそのまま透過させてこれを入力光Ｎａとするとともに、他の一部を反射させてこれを入力光Ｎｂとする。入力光Ｎａは受光素子１３における受光面１３ａにより受光され、電気信号に変換されることになる。

光ファイバ１７は、一芯双方向光通信システムにおける通信に特化した、双方向でマルチモードの光を伝送し伝送可能な光ファイバ１７であり、偏光ビームスプリッタ１４から反射される出力光Ｋが光結合されるとともに、相手側の双方向光モジュール１から伝送されてきた光を入力光Ｎとして上記偏光ビームスプリッタ１４へ出射する。

このような構成からなる双方向光モジュール１において、発光素子１２から出射された出力光Ｋは、偏光方向が予め制御されているため、偏光ビームスプリッタ１４により全てが反射されて光ファイバ１７へと導かれることになる。

また光ファイバ１７から出射された入力光は、相手側の双方向光モジュール１により各種伝搬モードに基づいて伝送されてきた光であるため、円偏光や各直線偏光等の各種偏光成分が混在している。このため、この入力光が偏光ビームスプリッタ１４に入射されると、偏光成分に応じて透過する光と反射する光に分離されることになり、その結果、透過光としての入力光Ｎａと反射光としての入力光Ｎｂに分けられることになる。

このように、本発明を適用した双方向光モジュール１は、偏光ビームスプリッタ１４に対して偏光方向が予め制御された出力光を出射することにより、これを分岐させることなく全反射させることができるため、発光素子１２からの光出力を有効活用することができ、ひいては、これを配設する一芯双方向光通信システム１０全体のダイナミックレンジを拡大することが可能となる。

なお、本発明を適用した双方向光モジュール１では、光ファイバ１７における光を入出射させる端面１７ａを光伝送方向Ａに対して斜めに形成させ、又は当該端面１７ａにＡＲコート等の反射防止膜を形成させてもよい。

これにより、偏光ビームスプリッタ１４により全反射された出力光Ｋが光ファイバ１７の端面１７ａに反射して戻り光となり、これが受光素子１３へ受光されることがなくなるため、いわゆるクロストークを除去することも可能となる。

なお、本発明を適用した双方向光モジュール１は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば図３に示すような双方向光モジュール２に適用してもよい。この双方向光モジュール２において、双方向光モジュール１と同一の構成要素、部材に関しては、同一の番号を付すことにより、ここでの説明を省略する。

双方向光モジュール２は、出力光を発光する発光素子１２と、入力光を受光する受光素子１３と、偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタ１４とを備え、各構成要素１２〜１４を内部に配設するとともに上記マルチモード対応の光ファイバ１７の先端部分のみが挿通されるパッケージ１９と、光ファイバ１７内を伝搬する出力光の偏光方向をランダムに回転させるファラデーローテータ２０とをさらに備えている。

出力光は、このファラデーローテータ２０により偏光方向がランダムに回転され、そのまま相手側の双方向光モジュール２へ入力光として供給されることになる。この入力光は、偏光方向がランダムに回転された状態であるため、偏光ビームスプリッタ１４において、入力光Ｎａと入力光Ｎｂにほぼ１：１の割合で分岐されることになる。

即ち、この本発明を適用した双方向光モジュール２は、ファラデーローテータ２０により偏光方向を制御することができるため、偏光ビームスプリッタ１４において透過光としての入力光Ｎａと反射光としての入力光Ｎｂをほぼ１：１の割合で分岐させることができ、受光素子１３に入射される入力光Ｎａを入力光Ｎの光量の５０％より極端に下回ることがなくなることから、光パワーを有効に活用することができる。これにより、従来と比較して光通信を行うことができるダイナミックレンジを３ｄＢ大きくすることが可能となる。

本発明を適用した双方向光モジュールが配設される一芯双方向光通信システムを示す図である。本発明を適用した双方向光モジュールの構成図である。本発明を適用した双方向光モジュールの他の構成図である。従来の双方向通信用モジュールの構成につき説明するための図である。マルチモード光ファイバを介して双方向に光信号を伝送する一芯双方向光通信に適用される従来の双方向光モジュールを示す図である。

符号の説明

１双方向光モジュール、１２発光素子、１３受光素子、１４偏光ビームスプリッタ、１７光ファイバ、１９パッケージ、２０ファラデーローテータ

Claims

発光させた出力光を双方向の光伝送が可能なマルチモード光ファイバへ供給するとともに、当該マルチモード光ファイバから供給される入力光を受光するための双方向光モジュールにおいて、
偏光方向が予め制御された出力光を発光する発光素子と、
上記入力光を受光する受光素子と、
偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタを、上記発光素子の発光面並びに上記受光素子の受光面の双方に対して略４５°傾けて配置することにより、上記発光素子により発光された出力光の全てを上記マルチモード光ファイバへ反射させるとともに、上記マルチモード光ファイバから出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを上記受光素子へ導く光路制御手段とを備えること
を特徴とする双方向光モジュール。
上記マルチモード光ファイバは、光を入出射させる端面を上記光伝送方向に対して斜めに形成させ、又は当該端面に反射防止膜を形成させてなること
を特徴とする請求項１記載の双方向光モジュール。
上記発光素子は、ファブリーペローレーザ、或いは面発光レーザからなる出力光を発光すること
を特徴とする請求項１記載の双方向光モジュール。
上記マルチモード光ファイバへ供給された光の偏光方向をランダムに回転させる偏光方向回転手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の双方向光モジュール。
マルチモード光ファイバを介して両端に配設された光モジュール間で互いに光を伝送可能な一芯双方向光通信システムにおいて、
上記光モジュールは、
偏光方向が予め制御された出力光を発光する発光素子と、
上記光ファイバを介して相手側の光モジュールから伝送された入力光を受光する受光素子と、
偏光方向に応じて光を透過又は反射可能な平板状の偏光ビームスプリッタを上記発光素子の発光面並びに上記受光素子の受光面の双方に対して略４５°傾けて配置することにより、上記発光素子により発光された出力光の全てを上記マルチモード光ファイバへ反射させるとともに、上記マルチモード光ファイバから出射されたマルチモードの入力光の少なくとも一部を透過させてこれを上記受光素子へ導く光路制御手段とを備えること
を特徴とする一芯双方向光通信システム。
上記マルチモード光ファイバは、光を入出射させる端面を上記光伝送方向に対して斜めに形成させ、又は当該端面に反射防止膜を形成させてなること
を特徴とする請求項５記載の一芯双方向光通信システム。
上記発光素子は、ファブリーペローレーザ、或いは面発光レーザからなる出力光を発光すること
を特徴とする請求項５記載の一芯双方向光通信システム。
上記マルチモード光ファイバへ供給された光の偏光方向をランダムに回転させる偏光方向回転手段をさらに備えること
を特徴とする請求項５記載の一芯双方向光通信システム。