JP2007017701A - Single core bidirectional optical transceiver module - Google Patents

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Daisuke Kondo
大輔 近藤
Kiyoshi Kurihara
潔 栗原
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a single core bidirectional optical transceiver module in which coupling efficiency with an optical fiber is further enhanced. <P>SOLUTION: The transceiver module is equipped with a light emitting element 2 for emitting light of a first wavelength, an optical filter 5 arranged in the optical path of the first wavelength light 3 outgoing from the light emitting element 2, an optical fiber 6, and a light receiving element 8. The optical fiber 6 is provided with an inclined end face 6a in which light receiving sensitivity has distribution with an elliptical shape orthogonal to the optical axis Z. The light emitting element 2 and the optical fiber 6 are arranged in the manner that the rotation angle θc around the optical axis of the elliptical light intensity distribution C in the first wavelength light 3 from the light emitting element 2 coincides with the rotation angle θd around the optical axis Z of the light receiving sensitivity distribution D in the inclined end face 6a of the optical fiber 6. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光通信用のモジュールに関し、より詳細には、発光素子と、光学フィルタと、光ファイバとを結ぶ光路外に受光素子が配置されており、発光素子からの光が光ファイバに導かれ、かつ該光ファイバからの出射光が受光素子に導かれる、一芯双方向光送受信モジュールに関する。   The present invention relates to a module for optical communication, and more specifically, a light receiving element is disposed outside an optical path connecting a light emitting element, an optical filter, and an optical fiber, and light from the light emitting element is guided to the optical fiber. In addition, the present invention relates to a single-core bidirectional optical transceiver module in which emitted light from the optical fiber is guided to a light receiving element.

従来、光通信機器においては、光信号を送受信するために、様々なモジュールが用いられている。例えば、下記の特許文献1には、図6に概略構成図で示す光送受信モジュールが開示されている。この光送受信モジュール101は、一芯双方向光送受信モジュールである。   Conventionally, in an optical communication device, various modules are used to transmit and receive optical signals. For example, the following Patent Document 1 discloses an optical transmission / reception module shown in a schematic configuration diagram in FIG. The optical transceiver module 101 is a single-core bidirectional optical transceiver module.

光送受信モジュール101は、発光素子であるレーザーダイオード102を有する。レーザーダイオード102からの光が導かれるように、光ファイバ103が配置されている。レーザーダイオード102と光ファイバ103との間には、凸レンズ104及び光学フィルタとしての分波フィルタ105とが配置されている。すなわち、レーザーダイオード102から光ファイバ103に光が導かれる光路に沿って、上記凸レンズ104及び分波フィルタ105が配置されている。   The optical transceiver module 101 includes a laser diode 102 that is a light emitting element. An optical fiber 103 is arranged so that light from the laser diode 102 is guided. A convex lens 104 and a demultiplexing filter 105 as an optical filter are disposed between the laser diode 102 and the optical fiber 103. That is, the convex lens 104 and the demultiplexing filter 105 are disposed along an optical path through which light is guided from the laser diode 102 to the optical fiber 103.

凸レンズ104は、レーザーダイオード102から出射された第1の波長の光を収束するために設けられている。収束された光が、分波フィルタ105を通過し、光ファイバ103に導かれる。光ファイバ103は、傾斜端面103aを有する。また、分波フィルタ105は、板状の形状を有し、かつ主面が上記光路の光軸に対し傾斜されている。   The convex lens 104 is provided for converging light having the first wavelength emitted from the laser diode 102. The converged light passes through the demultiplexing filter 105 and is guided to the optical fiber 103. The optical fiber 103 has an inclined end surface 103a. The demultiplexing filter 105 has a plate shape, and the main surface is inclined with respect to the optical axis of the optical path.

他方、光ファイバ103から傾斜端面103aを介して出射された第2の波長の光が、分波フィルタ105の作用により、上記光路外に配置された凸レンズ106を介して該光路外に配置されたフォトダイオード107に導かれる。   On the other hand, the light of the second wavelength emitted from the optical fiber 103 through the inclined end face 103a is arranged outside the optical path via the convex lens 106 arranged outside the optical path by the action of the demultiplexing filter 105. Guided to the photodiode 107.

光送受信モジュール101では、レーザーダイオード102からの光が光ファイバ103の端面103aで反射されて戻る現象を防止するために、光ファイバ103は傾斜端面103aを有する。そして、傾斜端面103aの傾斜方向と、上記分波フィルタ105の傾斜方向とが逆方向とされている。それによって、凸レンズ104で収束された光が導かれる光路に配置された分波フィルタ105により生じる非点収差が上記逆方向傾斜構造により相殺され、光ファイバ103への結合効率が高められるとされている。
特開2003−307656号公報
In the optical transceiver module 101, the optical fiber 103 has an inclined end surface 103a in order to prevent the light from the laser diode 102 from being reflected by the end surface 103a of the optical fiber 103 and returning. The inclination direction of the inclined end face 103a and the inclination direction of the demultiplexing filter 105 are opposite to each other. As a result, the astigmatism generated by the demultiplexing filter 105 disposed in the optical path through which the light converged by the convex lens 104 is guided is canceled by the reverse tilt structure, and the coupling efficiency to the optical fiber 103 is increased. Yes.
JP 2003-307656 A

特許文献1に記載の光送受信モジュール101では、上記のように、分波フィルタ105の傾斜方向を、光ファイバ103の傾斜端面103aの傾斜方向に対して逆方向とすることにより、上記分波フィルタ105に起因する非点収差が相殺され、それによって、光ファイバ103への結合効率の低下が抑制されている。   In the optical transmission / reception module 101 described in Patent Document 1, as described above, the demultiplexing filter 105 is tilted in the direction opposite to the tilting direction of the inclined end surface 103 a of the optical fiber 103, thereby the demultiplexing filter 105. Astigmatism caused by 105 is canceled out, thereby suppressing a decrease in coupling efficiency to the optical fiber 103.

しかしながら、光送受信モジュール101では、分波フィルタ105が傾斜されているので、レーザーダイオード102から出射された第1の波長の光は、分波フィルタ105を通過する際に、その光強度分布が変換される。   However, since the demultiplexing filter 105 is inclined in the optical transceiver module 101, the light intensity distribution of the light having the first wavelength emitted from the laser diode 102 is converted when passing through the demultiplexing filter 105. Is done.

他方、光ファイバ103の傾斜端面103aは、前述したように、反射戻り光を抑制するために傾斜されている。従って、傾斜端面103aは、入射される光に対し、受光感度分布を有する。この場合、上記光路の光軸と直交する面内において、楕円形の形状の分布を有することとなる。そのため、上記分波フィルタ105を通過してきた第1の波長の光の上記光強度分布と、傾斜端面103aにおける楕円形の受光感度分布が整合していない場合には、光ファイバ103への結合効率が十分に良くならないことになる。   On the other hand, the inclined end surface 103a of the optical fiber 103 is inclined in order to suppress the reflected return light, as described above. Therefore, the inclined end surface 103a has a light receiving sensitivity distribution with respect to incident light. In this case, it has an elliptical distribution in a plane orthogonal to the optical axis of the optical path. Therefore, when the light intensity distribution of the light having the first wavelength that has passed through the demultiplexing filter 105 does not match the elliptical light receiving sensitivity distribution on the inclined end surface 103a, the coupling efficiency to the optical fiber 103 is reduced. Will not be good enough.

よって、特許文献1に記載のような従来の一芯双方向光送受信モジュールでは、光ファイバへの光結合効率がなお十分でないという問題があった。   Therefore, the conventional single-core bidirectional optical transceiver module described in Patent Document 1 has a problem that the optical coupling efficiency to the optical fiber is not yet sufficient.

本発明は、上述した従来技術の現状に鑑み、光路の光軸に対して傾斜された光学フィルタと、反射戻り光を抑制するために傾斜端面が備えられた光ファイバとを有する一芯双方向光送受信モジュールであって、光ファイバへの結合効率をより一層高めることが可能とされている、一芯双方向光送受信モジュールを提供することにある。   In view of the current state of the prior art described above, the present invention provides a single-core bidirectional device that includes an optical filter that is inclined with respect to the optical axis of an optical path and an optical fiber that is provided with an inclined end face to suppress reflected return light. It is an optical transmission / reception module, which is to provide a single-core bidirectional optical transmission / reception module capable of further increasing the coupling efficiency to an optical fiber.

本願の第1の発明は、第1の波長の光を発する発光素子と、前記発光素子から出射される前記第1の波長の光の光路に配置されており、かつ該光路の光軸に対して傾斜されている光学フィルタと、前記光路において、光学フィルタを介して、前記発光素子とは反対側に配置されており、前記第1の波長の光が入射され、かつ第2の波長の光が出射され、かつ傾斜端面を有する光ファイバとを備え、前記光学フィルタにより、前記光路とは異なる方向に第2の波長の光が導かれ、該第2の波長の光を受光する受光素子をさらに備え、前記発光素子から発せられる第1の波長の光が、前記光路の光軸と直交する方向において第1の楕円形の光強度分布を有する、一芯双方向光送受信モジュールにおいて、前記光ファイバの傾斜端面における受光感度が前記光軸に直交する第2の楕円形の形状の分布を有し、前記発光素子から発せられる第1の波長の光における前記第1の楕円形の光強度分布の前記光軸回りの回転角度と、前記光ファイバの前記傾斜端面における第2の楕円形の受光感度分布の前記光軸回りの回転角度とが一致するように、前記発光素子及び光ファイバが配置されていることを特徴とする。   1st invention of this application is arrange | positioned in the optical path of the light of the said 1st wavelength radiate | emitted from the light emitting element which emits the light of 1st wavelength, and with respect to the optical axis of this optical path And an optical filter that is inclined, and is disposed on the side of the optical path opposite to the light emitting element via the optical filter, and the light having the first wavelength is incident thereon and the light having the second wavelength And a light receiving element for receiving the light of the second wavelength by guiding the light of the second wavelength in a direction different from the optical path by the optical filter. In the single-core bidirectional optical transceiver module, the light having the first wavelength emitted from the light emitting element has a first elliptical light intensity distribution in a direction perpendicular to the optical axis of the optical path. Photosensitivity at the inclined end face of the fiber Has a second elliptical shape distribution orthogonal to the optical axis, and rotation of the first elliptical light intensity distribution around the optical axis in the light of the first wavelength emitted from the light emitting element. The light emitting element and the optical fiber are arranged so that the angle coincides with a rotation angle around the optical axis of the second elliptic light receiving sensitivity distribution on the inclined end face of the optical fiber. To do.

第2の発明は、第1の波長の光を発する発光素子と、前記発光素子から出射される前記第1の波長の光の光路に配置されており、かつ該光路の光軸に対して傾斜されている光学フィルタと、前記光路において、光学フィルタを介して、前記発光素子とは反対側に配置されており、前記第1の波長の光が入射され、かつ第2の波長の光が出射され、かつ傾斜端面を有する光ファイバとを備え、前記光学フィルタにより、前記光路とは異なる方向に第2の波長の光が導かれ、該第2の波長の光を受光する受光素子をさらに備え、前記発光素子から発せられる第1の波長の光が、前記光路の光軸と直交する方向において第1の楕円形の光強度分布を有する、一芯双方向光送受信モジュールにおいて、前記光ファイバの傾斜端面における受光感度が前記光軸に直交する第2の楕円形の形状の分布を有し、前記光学フィルタを通過した後の前記第1の楕円形の光強度分布の光軸回りの回転角度と、光ファイバの前記傾斜端面における第2の楕円形の受光感度分布の光軸回りの回転角度が一致されていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, a light emitting element that emits light of a first wavelength, and an optical path of the light of the first wavelength emitted from the light emitting element, and inclined with respect to the optical axis of the optical path In the optical path, the optical filter is disposed on the opposite side of the light emitting element via the optical filter, and the light having the first wavelength is incident and the light having the second wavelength is emitted. And an optical fiber having an inclined end face, and further comprising a light receiving element that guides light of the second wavelength in a direction different from the optical path by the optical filter and receives the light of the second wavelength. In the single-core bidirectional optical transceiver module, light having a first wavelength emitted from the light emitting element has a first elliptical light intensity distribution in a direction orthogonal to the optical axis of the optical path. The light sensitivity on the inclined end face is A rotation angle around the optical axis of the first elliptical light intensity distribution after passing through the optical filter, and having a second elliptical shape distribution orthogonal to the optical axis, and the tilt of the optical fiber The rotation angle around the optical axis of the second elliptic light-receiving sensitivity distribution on the end face is the same.

本発明においては、上記発光素子は特に限定されないが、本発明のある特定の局面では、発光素子として、光送受信モジュールにおいて汎用されているレーザーダイオードが用いられる。   In the present invention, the light emitting element is not particularly limited, but in a specific aspect of the present invention, a laser diode that is widely used in an optical transceiver module is used as the light emitting element.

本発明に係る一芯双方向光送受信モジュールの他の特定の局面では、上記光学フィルタの厚みは、好ましくは0.5mm以下とされる。   In another specific aspect of the single-core bidirectional optical transceiver module according to the present invention, the thickness of the optical filter is preferably 0.5 mm or less.

本発明に係る一芯双方向受信モジュールのさらに他の特定の局面では、前記光学フィルタはポリイミド基板上に複数の誘電体層を積層した構造を有する。   In still another specific aspect of the single-core bidirectional reception module according to the present invention, the optical filter has a structure in which a plurality of dielectric layers are stacked on a polyimide substrate.

第1の発明に係る一芯双方向光送受信モジュールでは、上記発光素子から発せられた第1の波長の光が光学フィルタを通過した際に、光強度分布が変換されたとしても、第1の楕円形の光強度分布の光軸回りの回転角度と、光ファイバの傾斜端面における第2の楕円形の形状の受光感度分布の光軸回りの回転角度とが一致するように、発光素子及び光ファイバが配置されているので、光ファイバへの結合効率をより一層高めることができる。   In the single-core bidirectional optical transceiver module according to the first invention, even if the light intensity distribution is converted when the light of the first wavelength emitted from the light emitting element passes through the optical filter, The light emitting element and the light so that the rotation angle around the optical axis of the elliptical light intensity distribution matches the rotation angle around the optical axis of the light reception sensitivity distribution of the second elliptical shape on the inclined end face of the optical fiber. Since the fiber is arranged, the coupling efficiency to the optical fiber can be further increased.

すなわち、従来の一芯双方向光送受信モジュールでは、光ファイバの傾斜端面の傾斜方向と、光学フィルタの傾斜方向とが逆方向とされていた場合に、光学フィルタに起因する非点収差を相殺して結合効率を高めることはできるものの、まだ十分なレベルではなかった。   That is, in the conventional single-core bidirectional optical transceiver module, when the tilt direction of the tilted end surface of the optical fiber is opposite to the tilt direction of the optical filter, astigmatism caused by the optical filter is canceled out. Although the coupling efficiency could be increased, it was not yet sufficient.

これに対して、本発明によれば、上記のように、第1の波長の光の強度分布の光軸回りの回転角度が、光ファイバの傾斜端面における受光感度分布の光軸回りの回転角度とが一致されているので、上記光学フィルタを通過した際の光強度分布の変化に伴う光結合効率の低下をさらに抑制することができる。   In contrast, according to the present invention, as described above, the rotation angle around the optical axis of the light intensity distribution of the first wavelength is the rotation angle around the optical axis of the light reception sensitivity distribution at the inclined end face of the optical fiber. Therefore, it is possible to further suppress a decrease in optical coupling efficiency accompanying a change in light intensity distribution when passing through the optical filter.

よって、本発明によれば、第1の波長の光を、光ファイバに高い効率で導くことができる、一芯双方向光送受信モジュールを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a single-core bidirectional optical transceiver module that can guide light of the first wavelength to the optical fiber with high efficiency.

上記光ファイバの傾斜端面の光軸回りの回転角度を、上記第1の波長の光の光学フィルタを通過した後の光強度分布の光軸回りの回転角度と一致させた場合には、それによって、第1の波長の光の光強度分布の光軸回りの回転角度に、光ファイバの傾斜端面における受光感度分布の光軸回りの回転角度を一致させることができる。すなわち、発光素子と光ファイバを配置するにあたり、光ファイバの傾斜端面の光軸回りの回転角度を調整するだけで、本発明に従って、結合効率が高められた光送受信モジュールを容易に提供することができる。   When the rotation angle around the optical axis of the inclined end face of the optical fiber is matched with the rotation angle around the optical axis of the light intensity distribution after passing through the optical filter of the light of the first wavelength, The rotation angle around the optical axis of the light receiving sensitivity distribution at the inclined end face of the optical fiber can be made coincident with the rotation angle around the optical axis of the light intensity distribution of the light of the first wavelength. That is, in arranging the light emitting element and the optical fiber, it is possible to easily provide an optical transceiver module with improved coupling efficiency only by adjusting the rotation angle around the optical axis of the inclined end surface of the optical fiber according to the present invention. it can.

従って、光学フィルタの通過前の第1の波長の光強度分布の光軸回りの回転角度に、光ファイバの傾斜端面における受光感度分布の光軸回りの回転角度が必ずしも一致していなくてもよい。すなわち、第2の発明のように、光学フィルタの通過した後の第1の波長の光強度分布の光軸回りの回転角度に、光ファイバの傾斜端面における受光感度分布の光軸回りの回転角度が一致するように光ファイバの傾斜端面の光軸周りの回転角度を調整するだけで、結合効率を高めることができる。   Therefore, the rotation angle around the optical axis of the light receiving sensitivity distribution at the inclined end face of the optical fiber does not necessarily match the rotation angle around the optical axis of the light intensity distribution of the first wavelength before passing through the optical filter. . That is, as in the second invention, the rotation angle around the optical axis of the light intensity distribution of the first wavelength after passing through the optical filter is set to the rotation angle around the optical axis of the light receiving sensitivity distribution at the inclined end face of the optical fiber. Coupling efficiency can be increased simply by adjusting the rotation angle around the optical axis of the inclined end face of the optical fiber so that they match.

本発明において、上記発光素子としては、特に限定されないが、レーザーダイオードを用いた場合には、レーザーダイオードから発せられる光は、通常光軸と直交する方向の面内において楕円形の形状の光強度分布を有するのが普通である。従って、発光素子としてレーザーダイオードを用いた場合、本発明に従って光ファイバの受光感度分布の光軸回りの回転角度をレーザーダイオードの光強度分布の光軸までの回転角度に一致させることにより、光ファイバへの結合効率を効果的に高めることができる。   In the present invention, the light-emitting element is not particularly limited, but when a laser diode is used, the light emitted from the laser diode is usually in the shape of an ellipse in the plane perpendicular to the optical axis. Usually it has a distribution. Therefore, when a laser diode is used as the light emitting element, the optical fiber is made to coincide with the rotation angle of the light intensity distribution of the laser diode around the optical axis in accordance with the present invention. The coupling efficiency can be effectively increased.

なお、光学フィルタの厚みが薄いほど、光ファイバへの結合損失を小さくすることができ、従って結合効率を高めることができる。そして、従来、ガラス基板上に複数の誘電体薄膜を積層した構造のこの種の光学フィルタの厚みを0.5mm以下と薄くすることは困難であったが、ガラス基板に代えてポリイミドを基板として用いることにより、0.5mm以下の光学フィルタを容易に構成することができ、それによって、光ファイバへの結合効率を効果的に高めることができる。   Note that as the optical filter is thinner, the coupling loss to the optical fiber can be reduced, and therefore the coupling efficiency can be increased. Conventionally, it has been difficult to reduce the thickness of this type of optical filter having a structure in which a plurality of dielectric thin films are laminated on a glass substrate to 0.5 mm or less, but polyimide is used instead of the glass substrate. By using it, it is possible to easily construct an optical filter of 0.5 mm or less, thereby effectively increasing the coupling efficiency to the optical fiber.

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。   Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.

図1(a)及び(b)は、本発明の一実施形態に係る一芯双方向光送受信モジュールの概略構成図である。本実施形態の光送受信モジュール1は、発光素子2を有する。発光素子2は、特に限定されないが、本実施形態では、レーザーダイオードを用いて構成されている。なお、発光素子2は、レーザーダイオード2以外のLEDなどの発光素子を用いて構成されてもよい。   1A and 1B are schematic configuration diagrams of a single-core bidirectional optical transceiver module according to an embodiment of the present invention. The optical transceiver module 1 according to the present embodiment includes a light emitting element 2. The light emitting element 2 is not particularly limited, but is configured using a laser diode in the present embodiment. The light emitting element 2 may be configured using a light emitting element such as an LED other than the laser diode 2.

レーザーダイオード2から、第1の波長の光3が出射される。第1の波長の光3の光路においては、凸レンズ4、光学フィルタ5及び光ファイバ6がこの順序で配置されている。凸レンズ4は、第1の波長の光3を収束し、光学フィルタ5に導くために設けられている。光学フィルタ5を通過した第1の波長の光は、光ファイバ6の傾斜端面6aに入射される。光学フィルタ5は、第1の波長の光の上記光路の光軸に対して傾斜されている。他方、傾斜端面6aもまた、上記光軸に対して傾斜されている。そして、光学フィルタ5の傾斜方向と、傾斜端面6aの傾斜方向とが逆方向とされている。   From the laser diode 2, light 3 having the first wavelength is emitted. In the optical path of the light 3 having the first wavelength, the convex lens 4, the optical filter 5, and the optical fiber 6 are arranged in this order. The convex lens 4 is provided to converge the light 3 having the first wavelength and guide it to the optical filter 5. The light having the first wavelength that has passed through the optical filter 5 is incident on the inclined end surface 6 a of the optical fiber 6. The optical filter 5 is inclined with respect to the optical axis of the optical path of the light having the first wavelength. On the other hand, the inclined end surface 6a is also inclined with respect to the optical axis. The inclination direction of the optical filter 5 and the inclination direction of the inclined end surface 6a are opposite to each other.

上記光学フィルタ5は、板状の光学材料により構成されている。より具体的には、特に限定されないが、光学フィルタは、ガラス基板上に複数の誘電体層を積層した構造、あるいはガラス基板上に複数の誘電体層を積層した構造の少なくとも片面に反射防止膜を積層した構造を有する。   The optical filter 5 is made of a plate-like optical material. More specifically, although not particularly limited, the optical filter has an antireflection film on at least one surface of a structure in which a plurality of dielectric layers are laminated on a glass substrate or a structure in which a plurality of dielectric layers are laminated on a glass substrate. Have a laminated structure.

光学フィルタ5の主面が、上記のように、第1の波長の光3の光路の光軸Zに対し、傾斜されている。この傾斜角度は、光軸Zに対して約45度とされている。   As described above, the main surface of the optical filter 5 is inclined with respect to the optical axis Z of the optical path of the light 3 having the first wavelength. The inclination angle is about 45 degrees with respect to the optical axis Z.

他方、上記第1の波長の光3の光路と離れた位置に、凸レンズ7及び受光素子8が配置されている。光ファイバ6の傾斜端面6aから第2の波長の光が出射され、光学フィルタ5により反射されて、凸レンズ7に導かれる。第2の波長の光9は、凸レンズ7で収束され、受光素子8において受光される。受光素子8としては、フォトダイオードなどの適宜の光電変換素子を用いることができる。   On the other hand, a convex lens 7 and a light receiving element 8 are disposed at a position away from the optical path of the light 3 having the first wavelength. Light having the second wavelength is emitted from the inclined end surface 6 a of the optical fiber 6, reflected by the optical filter 5, and guided to the convex lens 7. The light 9 having the second wavelength is converged by the convex lens 7 and received by the light receiving element 8. As the light receiving element 8, an appropriate photoelectric conversion element such as a photodiode can be used.

上記のように、光送受信モジュール1では、発光素子2から出射された第1の波長の光3が、光ファイバ6に導かれ、光ファイバ6から出射される第2の波長の光9が受光素子8に導かれるように構成される。そして、第2の波長の光9を受光素子8に導くために、上記光学フィルタ5が配置されている。また、傾斜端面6aは、第1の波長の光3が光ファイバ6の端面で反射されて、発光素子2が戻るのを防止するために設けられている。すなわち、反射戻り光を抑制するために傾斜端面6aが設けられている。   As described above, in the optical transceiver module 1, the first wavelength light 3 emitted from the light emitting element 2 is guided to the optical fiber 6, and the second wavelength light 9 emitted from the optical fiber 6 is received. It is configured to be guided to the element 8. The optical filter 5 is disposed to guide the light 9 having the second wavelength to the light receiving element 8. The inclined end face 6a is provided to prevent the light 3 having the first wavelength from being reflected by the end face of the optical fiber 6 and returning from the light emitting element 2. That is, the inclined end surface 6a is provided to suppress the reflected return light.

加えて、本実施形態では、特許文献1に記載の光送受信モジュール101と同様に、上記光学フィルタ5の傾斜方向Aと、傾斜端面6aの傾斜方向Bとが逆方向とされている。すなわち、図1(a)に示すように、傾斜方向Aとは、光学フィルタ5の主面に平行であって、光軸Zを通過し、かつ光ファイバ6に最も近い側の点を終端とするベクトルの方向であり、傾斜方向Bとは、傾斜端面6aに平行であり、光軸Zを通り、最も光学フィルタ5側に近い端部を終点とするベクトルの方向である。傾斜方向Aと傾斜方向Bとが同方向である場合には、傾斜方向Aと、傾斜方向Bとは平行となる。これに対して、本実施形態では、特許文献1に記載の光送受信モジュールの場合と同様に、光学フィルタ5の傾斜方向Aに対して、逆方向となるように、傾斜端面6aの傾斜方向Bが定められている。従って、光学フィルタ5を通過する際の非点収差による光ファイバ6への結合効率の低下が抑制される。   In addition, in the present embodiment, the tilt direction A of the optical filter 5 and the tilt direction B of the tilted end surface 6a are opposite to each other as in the optical transceiver module 101 described in Patent Document 1. That is, as shown in FIG. 1 (a), the tilt direction A is parallel to the main surface of the optical filter 5, passes through the optical axis Z, and ends at a point closest to the optical fiber 6. The inclination direction B is a vector direction that is parallel to the inclined end face 6a, passes through the optical axis Z, and ends at the end closest to the optical filter 5 side. When the inclination direction A and the inclination direction B are the same direction, the inclination direction A and the inclination direction B are parallel. In contrast, in the present embodiment, as in the case of the optical transceiver module described in Patent Document 1, the inclined direction B of the inclined end surface 6a is opposite to the inclined direction A of the optical filter 5. Is stipulated. Accordingly, a decrease in coupling efficiency to the optical fiber 6 due to astigmatism when passing through the optical filter 5 is suppressed.

加えて、本実施形態では、第1の波長の光3の光強度分布の光軸Z回りの回転角度が、傾斜端面6aにおける受光感度分布の光軸Z回りの回転角度と一致されるように、発光素子2及び光ファイバ6が配置されている。これを図1(b)及び(c)を参照して説明する。   In addition, in this embodiment, the rotation angle around the optical axis Z of the light intensity distribution of the light 3 having the first wavelength is made to coincide with the rotation angle around the optical axis Z of the light receiving sensitivity distribution on the inclined end surface 6a. The light emitting element 2 and the optical fiber 6 are disposed. This will be described with reference to FIGS. 1B and 1C.

図1(b)は、光学フィルタ5を通過した第1の波長の光の光強度分布を略図的に説明するための模式的斜視図である。発光素子2から光学フィルタ5に導かれた第1の波長の光は、光軸Zに直交する面内に位置する楕円形の形状の光強度分布を有する。特に、発光素子2としてレーザーダイオードを用いた場合、レーザーダイオードは構造上、光の出射角度が垂直方向と水平方向とで異なっているため、出射された光は楕円形の光強度分布を有する。この楕円形を第1を楕円形とする。第1の楕円形の光強度分布は、光学フィルタ5を通過した際に変動する。   FIG. 1B is a schematic perspective view for schematically explaining the light intensity distribution of the light having the first wavelength that has passed through the optical filter 5. The light having the first wavelength guided from the light emitting element 2 to the optical filter 5 has an elliptical light intensity distribution located in a plane orthogonal to the optical axis Z. In particular, when a laser diode is used as the light-emitting element 2, the emitted light has an elliptical light intensity distribution because the light emission angle of the laser diode is different between the vertical direction and the horizontal direction. This ellipse is the first ellipse. The first elliptical light intensity distribution fluctuates when it passes through the optical filter 5.

本実施形態では、このような光学フィルタ5を通過した際の光強度分布の変動が生じたとしても、光ファイバ6への結合効率を効果的に高めることができる。   In the present embodiment, even if the light intensity distribution fluctuates when passing through the optical filter 5 as described above, the coupling efficiency to the optical fiber 6 can be effectively increased.

図1(b)において、発光素子2から出射された光は、光学フィルタ5を通過し、その光強度分布は変動するが、第1の楕円形の光強度分布Cを有する。この第1の楕円形の光強度分布Cの長軸を図1(c)に示すようにcで表することとする。   In FIG. 1B, light emitted from the light emitting element 2 passes through the optical filter 5 and its light intensity distribution varies, but has a first elliptical light intensity distribution C. The major axis of the first elliptical light intensity distribution C is represented by c as shown in FIG.

他方、光ファイバ6の傾斜端面6aは、光軸Zに対して、上記傾斜方向Bとなるように傾斜されている。従って、光軸Zに沿って導かれてきた第1の波長の光が傾斜端面6aから光ファイバ6に入射される際、その受光感度は、光軸Zの回りに均一ではなく、やはり、図1(c)に示す第2の楕円形Dで示すように、楕円形の形状を有することとなる。この第2の楕円形の受光感度分布Dの長軸方向をdとする。   On the other hand, the inclined end surface 6 a of the optical fiber 6 is inclined with respect to the optical axis Z so as to be in the inclination direction B. Accordingly, when the light of the first wavelength guided along the optical axis Z is incident on the optical fiber 6 from the inclined end surface 6a, the light receiving sensitivity is not uniform around the optical axis Z. As shown by the second ellipse D shown in 1 (c), it has an elliptical shape. The major axis direction of the second elliptic light-receiving sensitivity distribution D is d.

本実施形態では、この長軸cと長軸dとが一致するように、言い換えれば、上記光強度分布Cの光軸Z回りの回転角度θcと、受光感度分布Dの光軸Z回りの回転角度θdとが一致するように、発光素子2及び光ファイバ6が配置されている。上記光強度分布Cの光軸Z回りの回転角度θcとは、図1(c)に示すように、Z軸回りの任意に設定される基準角度位置Eに対して、長軸cがなす角度である。また、上記受光感度分布Dの光軸Z回りの回転角度θdとは、長軸dが、上記基準位置Dとの間でなす角度である。   In the present embodiment, the major axis c and the major axis d coincide with each other, in other words, the rotation angle θc around the optical axis Z of the light intensity distribution C and the rotation around the optical axis Z of the light receiving sensitivity distribution D. The light emitting element 2 and the optical fiber 6 are arranged so that the angle θd matches. The rotation angle θc around the optical axis Z of the light intensity distribution C is an angle formed by the major axis c with respect to an arbitrarily set reference angular position E around the Z axis, as shown in FIG. It is. Further, the rotation angle θd around the optical axis Z of the light receiving sensitivity distribution D is an angle formed by the major axis d with the reference position D.

上記のように、回転角度θc及びθdが一致されているので、光学フィルタ5を通過してきた第1の波長の光が、光学フィルタ5を通過することにより、その光強度分布が変化されたとしても、長軸cと長軸dとが一致されているので、第1の波長の光が効率良く傾斜端面6aから光ファイバ6に入射されることとなる。   As described above, since the rotation angles θc and θd coincide with each other, it is assumed that the light intensity distribution of the light having the first wavelength that has passed through the optical filter 5 is changed by passing through the optical filter 5. In addition, since the major axis c and the major axis d coincide with each other, the light having the first wavelength is efficiently incident on the optical fiber 6 from the inclined end face 6a.

なお、基準位置Eは、Z軸回りのいずれの位置に定めてもよい。   The reference position E may be set at any position around the Z axis.

よって、本発明によれば、光学フィルタ5を通過した際の第1の波長の光の光強度分布の変換による光ファイバ6への光結合効率の低下を抑制することができ、光結合効率が一層高められた光送受信モジュールを提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the optical coupling efficiency to the optical fiber 6 due to the conversion of the light intensity distribution of the light of the first wavelength when passing through the optical filter 5, and the optical coupling efficiency is reduced. A further improved optical transceiver module can be provided.

従来、特許文献1に記載のように、光学フィルタ5の傾斜方向と、光ファイバ6の傾斜端面の傾斜方向については注意が払われていたが、発光素子2から出射される第1の波長の光の光強度分布と傾斜端面6aにおける受光感度分布との関係については注意は払われていなかった。これに対して、本実施形態では、上記のように、第1の波長の光3の光強度分布の光軸Z軸回りの回転角度θcと、傾斜端面6aにおける光軸Z回りの受光感度分布の回転角度θdとを制御することにより、従来では実現しなかった高い光ファイバ6への光結合効率を実現することができる。これを、図2及び図3を参照して具体的な実験例に基づき説明する。   Conventionally, attention has been paid to the inclination direction of the optical filter 5 and the inclination direction of the inclined end face of the optical fiber 6 as described in Patent Document 1, but the first wavelength emitted from the light emitting element 2 No attention has been paid to the relationship between the light intensity distribution of light and the light receiving sensitivity distribution on the inclined end surface 6a. On the other hand, in the present embodiment, as described above, the rotation angle θc around the optical axis Z axis of the light intensity distribution of the light 3 of the first wavelength and the light receiving sensitivity distribution around the optical axis Z in the inclined end surface 6a. By controlling the rotation angle θd, it is possible to realize high optical coupling efficiency to the optical fiber 6 that has not been realized in the past. This will be described based on a specific experimental example with reference to FIGS.

図2は、上記発光素子2から出射された第1の波長の光の光強度分布を示す第1の楕円形Cの長軸cの光軸回りの回転角度θcが45度とされている場合に、光ファイバ6の傾斜端面6aの受光感度分布の回転角度として、光ファイバ6の回転角度を変化させた場合の結合損失の変化を示す。なお、光ファイバ6の回転角度とは、傾斜端面6aの光軸回りの回転角度をいうものとし、該光ファイバの回転角度と、光ファイバ6の傾斜端面6aの受光感度分布の回転角度とは1対1の対応を示す。   FIG. 2 shows a case where the rotation angle θc around the optical axis of the major axis c of the first ellipse C showing the light intensity distribution of the light having the first wavelength emitted from the light emitting element 2 is 45 degrees. The change in coupling loss when the rotation angle of the optical fiber 6 is changed as the rotation angle of the light receiving sensitivity distribution of the inclined end face 6a of the optical fiber 6 is shown. The rotation angle of the optical fiber 6 refers to the rotation angle of the inclined end surface 6a around the optical axis, and the rotation angle of the optical fiber and the rotation angle of the light receiving sensitivity distribution of the inclined end surface 6a of the optical fiber 6 are as follows. A one-to-one correspondence is shown.

なお、図3(a)は、上記光ファイバの回転角度が0度の場合の構成、図3(b)は、180度の場合の構成を模式的に示す図である。   3A schematically shows a configuration when the rotation angle of the optical fiber is 0 degrees, and FIG. 3B schematically shows a configuration when the optical fiber is 180 degrees.

図3(a)に示す光ファイバの回転角度が0度の場合とは、特許文献1に記載のように、光学フィルタ5の傾斜角度と、光ファイバ6の傾斜端面6aとの傾斜方向が逆方向とされている場合とする。なお、図3(b)に示すように、傾斜端面6aの傾斜方向と光学フィルタ5の傾斜方向Aとが略同一方向とされている場合に、光ファイバ回転角度が180度となる。   When the rotation angle of the optical fiber shown in FIG. 3A is 0 degree, as described in Patent Document 1, the inclination angle of the optical filter 5 and the inclination direction of the inclined end surface 6a of the optical fiber 6 are reversed. Suppose that it is a direction. As shown in FIG. 3B, when the inclination direction of the inclined end face 6a and the inclination direction A of the optical filter 5 are substantially the same direction, the optical fiber rotation angle is 180 degrees.

図2から明らかなように、光ファイバの回転角度が0度の場合、光結合の損失は、−4.75dB程度であるのに対し、−45度の場合に、−4.1dB程度と、より小さくなることがわかる。すなわち、単に、光学フィルタ5の傾斜方向Aと、傾斜端面6aの傾斜方向Bとを逆方向とした場合よりも、さらにファイバの回転角度をずらした場合の方が結合損失が小さくなっていることがわかる。これは、レーザーダイオードから出射された第1の波長の光3の光強度分布の回転角度θcが45度であり、かつ光ファイバの回転角度が−45度であり、すなわち回転角度θd=45度である場合、θcとθdとが一致し、それによって結合損失がより一層高められていることによる。   As is apparent from FIG. 2, when the rotation angle of the optical fiber is 0 degree, the optical coupling loss is about −4.75 dB, and when −45 degrees, the order is −4.1 dB. It turns out that it becomes smaller. That is, the coupling loss is smaller when the rotation angle of the fiber is further shifted than when the inclination direction A of the optical filter 5 and the inclination direction B of the inclined end face 6a are reversed. I understand. This is because the rotation angle θc of the light intensity distribution of the light 3 having the first wavelength emitted from the laser diode is 45 degrees, and the rotation angle of the optical fiber is −45 degrees, that is, the rotation angle θd = 45 degrees. In this case, θc and θd coincide with each other, thereby further increasing the coupling loss.

従って、上記実施形態によれば、光ファイバ6への光結合効率を効果的に高め得ることがわかる。   Therefore, according to the said embodiment, it turns out that the optical coupling efficiency to the optical fiber 6 can be improved effectively.

上記のように、回転角度θdと、光ファイバ6の傾斜端面6aの回転角度とは1対1の対応を有するため、光ファイバの受光感度分布の回転角度を設定する場合、光ファイバの傾斜端面6aの光軸Z回りの回転角度を調整すればよい。   As described above, since the rotation angle θd and the rotation angle of the inclined end surface 6a of the optical fiber 6 have a one-to-one correspondence, when setting the rotation angle of the light receiving sensitivity distribution of the optical fiber, the inclined end surface of the optical fiber is set. The rotation angle around the optical axis Z of 6a may be adjusted.

また、上記光学フィルタ5の厚みは、薄いほうが好ましい。図4は、上記実験例に用いた光送受信モジュールにおいて、光学フィルタ5の厚みのみを種々変化させた場合の結合損失の変化及び光軸ずれの変化を示す図である。   The optical filter 5 is preferably thinner. FIG. 4 is a diagram showing a change in coupling loss and a change in optical axis deviation when only the thickness of the optical filter 5 is variously changed in the optical transceiver module used in the experimental example.

図4から明らかなように、光学フィルタの厚みが0.5mmを超えると、結合損失が大きくなることがわかる。   As can be seen from FIG. 4, when the thickness of the optical filter exceeds 0.5 mm, the coupling loss increases.

これに対して、光学フィルタの厚みが0.5mm以下の場合には、結合損失を比較的小さくし得ることがわかる。従って、結合損失を低減するには、また光軸ずれを小さくするには、光学フィルタの厚みを0.5mm以下とすることが望ましいことがわかる。これは、図5(a)に、光学フィルタの厚みが0.02mmの場合を、図5(b)に光学フィルタ5の厚みが0.5mmの場合を模式的に示すように、光学フィルタの厚みが薄い場合、光学フィルタによる非点収差の影響が小さくなることによると考えられる。   On the other hand, when the thickness of the optical filter is 0.5 mm or less, it can be seen that the coupling loss can be made relatively small. Therefore, it can be seen that the thickness of the optical filter is desirably 0.5 mm or less in order to reduce the coupling loss and to reduce the optical axis deviation. As shown schematically in FIG. 5 (a) when the thickness of the optical filter is 0.02 mm, and FIG. 5 (b) schematically shows the case where the thickness of the optical filter 5 is 0.5 mm. When the thickness is small, it is considered that the effect of astigmatism by the optical filter is reduced.

(a)は、本発明の一実施形態に係る一芯双方向光送受信モジュールの概略構成図、(b)は、第1の波長の光の光強度分布を説明するための模式的斜視図、(c)は、第1の波長の光の光強度分布の回転角度θcと、光ファイバの光端面の受光感度分布の光軸回りの回転角度θdとを説明するための図。(A) is a schematic block diagram of the single core bidirectional | two-way optical transmission / reception module which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is a typical perspective view for demonstrating the light intensity distribution of the light of 1st wavelength, (C) is a diagram for explaining the rotation angle θc of the light intensity distribution of the light of the first wavelength and the rotation angle θd around the optical axis of the light reception sensitivity distribution of the optical end face of the optical fiber. 発光素子から出射される光の光強度分布の回転角度を45度とし、光学フィルタの傾斜角度を45度とした場合に、光ファイバの傾斜端面の受光感度分布の光軸Z軸回りの回転角度に対応する傾斜端面の光軸Z軸回りの回転角度を変化させた場合の光ファイバ6への結合損失の変化を示す図。When the rotation angle of the light intensity distribution of the light emitted from the light emitting element is 45 degrees and the inclination angle of the optical filter is 45 degrees, the rotation angle around the optical axis Z-axis of the light receiving sensitivity distribution of the inclined end face of the optical fiber The figure which shows the change of the coupling loss to the optical fiber 6 when changing the rotation angle around the optical axis Z-axis of the inclination end surface corresponding to FIG. (a)及び(b)は、図2の横軸の光ファイバの回転角度を説明するための模式図であり、(a)が、光ファイバの回転角度が0度の場合を示し、(b)が、光ファイバの回転角度か180度の場合を模式的に示す図。(A) And (b) is a schematic diagram for demonstrating the rotation angle of the optical fiber of the horizontal axis | shaft of FIG. 2, (a) shows the case where the rotation angle of an optical fiber is 0 degree | times, (b ) Is a diagram schematically showing a case where the rotation angle of the optical fiber is 180 degrees. 光学フィルタの厚みを種々異ならせた場合の光ファイバへの結合損失及び光軸ずれの変化を示す図。The figure which shows the coupling loss to an optical fiber at the time of varying the thickness of an optical filter, and the change of optical axis offset. (a)及び(b)は、光学フィルタの厚みが0.2mmの場合及び0.5mmの場合の光学フィルタによる非点収差の影響の差を説明するための模式図。(A) And (b) is a schematic diagram for demonstrating the difference of the effect of astigmatism by the optical filter in case the thickness of an optical filter is 0.2 mm, and 0.5 mm. 従来の光送受信モジュールの一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the conventional optical transmission / reception module.

符号の説明Explanation of symbols

1…光送受信モジュール
2…発光素子
3…第1の波長の光
4…凸レンズ
5…光学フィルタ
6…光ファイバ
6a…傾斜端面
7…凸レンズ
8…受光素子
C…第1の楕円形の光強度分布
c…長軸
D…第2の楕円形の受光感度分布
d…長軸
Z…光軸
θc,θd…回転角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical transmission / reception module 2 ... Light emitting element 3 ... Light of 1st wavelength 4 ... Convex lens 5 ... Optical filter 6 ... Optical fiber 6a ... Inclined end surface 7 ... Convex lens 8 ... Light receiving element C ... Light intensity distribution of 1st ellipse c: long axis D: second elliptic light-receiving sensitivity distribution d: long axis Z: optical axis θc, θd: rotation angle

Claims (5)

第1の波長の光を発する発光素子と、前記発光素子から出射される前記第1の波長の光の光路に配置されており、かつ該光路の光軸に対して傾斜されている光学フィルタと、前記光路において、光学フィルタを介して、前記発光素子とは反対側に配置されており、前記第1の波長の光が入射され、かつ第2の波長の光が出射され、かつ傾斜端面を有する光ファイバとを備え、前記光学フィルタにより、前記光路とは異なる方向に第2の波長の光が導かれ、
該第2の波長の光を受光する受光素子をさらに備え、前記発光素子から発せられる第1の波長の光が、前記光路の光軸と直交する方向において第1の楕円形の光強度分布を有する、一芯双方向光送受信モジュールにおいて、
前記光ファイバの傾斜端面における受光感度が前記光軸に直交する第2の楕円形の形状の分布を有し、
前記発光素子から発せられる第1の波長の光における前記第1の楕円形の光強度分布の前記光軸回りの回転角度と、前記光ファイバの前記傾斜端面における第2の楕円形の受光感度分布の前記光軸回りの回転角度とが一致するように、前記発光素子及び光ファイバが配置されていることを特徴とする、一芯双方向光送受信モジュール。
A light emitting element that emits light of a first wavelength, and an optical filter that is disposed in an optical path of light of the first wavelength emitted from the light emitting element and is inclined with respect to the optical axis of the optical path; The optical path is disposed on the opposite side of the light emitting element via an optical filter, the light having the first wavelength is incident, the light having the second wavelength is emitted, and the inclined end face is An optical fiber having a second wavelength guided by the optical filter in a direction different from the optical path;
A light receiving element that receives the light of the second wavelength is further provided, and the light of the first wavelength emitted from the light emitting element has a first elliptical light intensity distribution in a direction orthogonal to the optical axis of the optical path. In a single-core bidirectional optical transceiver module,
The light receiving sensitivity at the inclined end surface of the optical fiber has a distribution of a second elliptical shape perpendicular to the optical axis,
The rotation angle around the optical axis of the first elliptical light intensity distribution in the light of the first wavelength emitted from the light emitting element, and the second elliptical light receiving sensitivity distribution on the inclined end face of the optical fiber. The single-core bidirectional optical transceiver module is characterized in that the light-emitting element and the optical fiber are arranged so that the rotation angle around the optical axis matches.
第1の波長の光を発する発光素子と、前記発光素子から出射される前記第1の波長の光の光路に配置されており、かつ該光路の光軸に対して傾斜されている光学フィルタと、前記光路において、光学フィルタを介して、前記発光素子とは反対側に配置されており、前記第1の波長の光が入射され、かつ第2の波長の光が出射され、かつ傾斜端面を有する光ファイバとを備え、前記光学フィルタにより、前記光路とは異なる方向に第2の波長の光が導かれ、
該第2の波長の光を受光する受光素子をさらに備え、前記発光素子から発せられる第1の波長の光が、前記光路の光軸と直交する方向において第1の楕円形の光強度分布を有する、一芯双方向光送受信モジュールにおいて、
前記光ファイバの傾斜端面における受光感度が前記光軸に直交する第2の楕円形の形状の分布を有し、
前記光学フィルタを通過した後の前記第1の楕円形の光強度分布の光軸回りの回転角度と、光ファイバの前記傾斜端面における第2の楕円形の受光感度分布の光軸回りの回転角度が一致されていることを特徴とする、一芯双方向光送受信モジュール。
A light emitting element that emits light of a first wavelength, and an optical filter that is disposed in an optical path of light of the first wavelength emitted from the light emitting element and is inclined with respect to the optical axis of the optical path; The optical path is disposed on the opposite side of the light emitting element via an optical filter, the light having the first wavelength is incident, the light having the second wavelength is emitted, and the inclined end face is An optical fiber having a second wavelength guided by the optical filter in a direction different from the optical path;
A light receiving element that receives the light of the second wavelength is further provided, and the light of the first wavelength emitted from the light emitting element has a first elliptical light intensity distribution in a direction orthogonal to the optical axis of the optical path. In a single-core bidirectional optical transceiver module,
The light receiving sensitivity at the inclined end surface of the optical fiber has a distribution of a second elliptical shape perpendicular to the optical axis,
A rotation angle around the optical axis of the first elliptical light intensity distribution after passing through the optical filter, and a rotation angle around the optical axis of the second elliptical light-receiving sensitivity distribution at the inclined end surface of the optical fiber. Is a single-core bidirectional optical transceiver module, characterized in that
前記発光素子がレーザーダイオードである、請求項1または2に記載の一芯双方向光送受信モジュール。   The single-core bidirectional optical transceiver module according to claim 1 or 2, wherein the light emitting element is a laser diode. 前記光学フィルタの厚みが0.5mm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の一芯双方向光送受信モジュール。   The single-core bidirectional optical transceiver module according to claim 1, wherein the optical filter has a thickness of 0.5 mm or less. 前記光学フィルタがポリイミド基板上に複数の誘電体層を積層した構造であることを特徴とする、請求項4に記載の一芯双方向受信モジュール。
The single-core bidirectional receiving module according to claim 4, wherein the optical filter has a structure in which a plurality of dielectric layers are stacked on a polyimide substrate.
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