JP2009290097A - 多波長光受信器及び光送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光通信に用いられ、送信用部品と受信用部品との間における電気的及び光的干渉、更には熱的な相互影響を回避させることを可能とする多波長光受信器及び該多波長光受信器を用いた光送受信装置を提供する。
【解決手段】筐体１０ａ内に波長の異なる二つの光信号を受光して夫々を電気信号へ変換する第１フォトダイオード１３ａ及び第２フォトダイオード１５ａを備え、変換した電気信号を各別に出力する多波長光受信器１ａを用い、レーザーダイオード５２を有して光信号を出力する光送信器５と、多波長光受信器１ａとの二つで光トリプレクサ３を構成する。また、光トリプレクサ３の筐体３１の多波長光受信器１ａの位置と光送信器５の位置との間には固定部３２を設け、該固定部３２により光トリプレクサ３との信号の入出力を行なう回路基板へ光トリプレクサ３を固定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、光ファイバーによる家庭向け光通信システムの宅側装置に用いられる光送受信装置に関する。特に、送信用部品と受信用部品との間における電気的及び光的干渉、更には熱的な相互影響を回避させることができる多波長光受信器及び該多波長光受信器を用いた光送受信装置に関する。

光ファイバを用いた家庭向けの光通信サービス、所謂ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）が普及している。特に、高速で快適な光通信サービスを実現するため、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが採用されている。ＰＯＮシステムでは利用者の宅内に設置されるＯＮＵ（Optical Network Unit）にて光信号が電気信号に変換される。

更に、ＰＯＮシステムを利用して映像信号の送受信を実現し、各家庭で映像の配信を受けることができるサービスが普及している。具体的には、ＣＤＮ（Contents Delivery Network）から送信される映像信号用の光信号が、通信信号用光信号にＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）方式により多重化され、各家庭へ送信される。この場合、ＯＮＵには上り下りの通信信号用の光信号の送受信を実現するのみならず、映像信号用の光信号の受信を実現する光トリプレクサが使用されている。

従来の光トリプレクサは、上り下りの通信信号用の光信号の送受信を実現するダイプレクサモジュールに、映像信号の光信号を送受信するための部品を追加して構成される。図１１は、従来の光トリプレクサの平面断面図である。図中の６は、光トリプレクサを示す。光トリプレクサ６は、略円筒形状の筐体６１内部に、光ファイバを位置決めするフェルール６２を備える。そして、筐体６１内部のフェルール６２よりも奥には、映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）を反射する薄膜６３が配置される。更に奥には、下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）を反射する薄膜６４が配置される。そして、筐体６１には映像信号用の光信号を受光して映像信号を取り出すために、レンズ７１及びフォトダイオード７２をＣＡＮ型筐体７０に収納した映像信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline-CAN）７が取り付けられている。映像信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ７は、薄膜６３で反射した光信号から映像信号を取り出して出力する。また、筐体６１には、通信信号用の光信号を受光して下り通信信号を取り出すために、レンズ８１、基板８２、基板８２上のフォトダイオード８３、及び増幅回路８４をＣＡＮ型筐体８０に収納した通信信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ８が取り付けられている。通信信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ８は、薄膜６４で反射した光信号から下り通信信号を取り出して出力する。そして筐体６１内部の更に奥には、上り通信信号を光信号として出力するために、レンズ９１、及びレーザーダイオード９２をＣＡＮ型筐体に収納した送信用ＴＯ−ＣＡＮ９が取り付けられている。

図１１に示した光トリプレクサ６は、二つの受信用に映像信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ７及び通信信号受信用ＴＯ−ＣＡＮ８、一つの送信用に送信用ＴＯ−ＣＡＮ９を備え、多くの部品を使用するので部品コストの上昇を招いている。

これに対して、下り通信信号用の光信号を夫々受信するフォトダイオードと、上り通信信号用の光信号を出力するレーザーダイオードとを一つのＴＯ−ＣＡＮ内に収納した双方向光送受信モジュールの開発が行なわれている（非特許文献１、２参照）。
シグマ・リンクス（株式会社フジクラ 光モジュール事業ユニット）、"μ-BOSA（Micro Bi-directional Optical Sub Assembly）：超小型集積光学回路を利用した一心双方向光通信用送受信モジュール"、平成１８年３月１日、[online]、[平成２０年４月１８日検索]、インターネット〈http://www.sigma-links.com/pdf/release/release20060301j.pdf〉 沖電気株式会社、"ＯＫＩ 「ｅ機能モジュール」事業計画説明会向け説明資料"、ｐ．８、平成１９年１０月４日、[online]、[平成２０年４月１８日検索]、インターネット〈URL:http://www.oki.com/jp/ir/info/2007/07002.pdf〉

双方向光送受信モジュールを、受信用のフォトダイオードと送信用のレーザーダイオードとを一つのＴＯ−ＣＡＮ内に収納する構成とすることにより、部品数を削減させることができ、歩留りも向上する。しかしながら、レーザーダイオードは実装時の位置合わせに高い精度が要求される。レーザーダイオードとフォトダイオードとが同一のＴＯ−ＣＡＮ内に収納される場合、ＴＯ−ＣＡＮに収納されるレーザーダイオードの位置が原因で、ＴＯ−ＣＡＮの不良品を廃棄する場合がある。この場合、受光素子は不良品でなくとも共に廃棄されてコスト高につながる。また、レーザーダイオードとフォトダイオードとが同一のＴＯ−ＣＡＮ内に収納された場合、レーザーダイオードからフォトダイオードへの迷光の阻止が困難である。更に、同一基板上にレーザーダイオード及びフォトダイオードが密に集積されることにより、相互に電気的、磁気的、電磁気的に影響され易くなる。これにより、信号パワーが比較的弱い下り通信信号の受信感度が悪化する。

また、信号パワーが比較的弱い下り通信信号に対しては、フォトダイオードから出力された電気信号を増幅するように増幅回路がフォトダイオード近傍に配置される。レーザーダイオードは高温で特性が劣化し易く、発熱源となる増幅回路等の受信用の回路が近傍に配置される場合、レーザーダイオードの閾値電流増加、効率低下等の劣化の原因となる。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、送信用部品と受信用部品との間における電気的及び光的干渉、更には熱的な相互影響を回避させることを可能とする多波長光受信器及び該多波長光受信器を用いた光送受信装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る多波長光受信器は、波長が異なる複数の光信号を多重化した多重化光信号を波長毎に分離する波長分離部と、該波長分離部により分離された夫々の波長の光信号を受光し、夫々電気信号へ変換する複数の光電変換素子と、該複数の光電変換素子により変換された信号を各別に出力する出力端子と、前記波長分離部、光電変換素子及び出力端子を収納し、夫々を位置決めする筐体とを備えることを特徴とする。

第２発明に係る多波長光受信器は、一の波長の光に対応する光電変換素子により変換された電気信号を増幅する増幅回路を更に備え、該増幅回路は前記筐体内に収納されるようにしてあることを特徴とする。

第３発明に係る光送受信装置は、波長の異なる複数の光信号を波長多重により送受信する光送受信装置において、発光素子を有し、電気信号を光信号へ変換して出力する送信器と、光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へ変換して信号を受信する受信器とを夫々一つずつ備え、前記受信器は、波長の異なる複数の光信号を多重化した多波長光信号を受光し、受光した多波長光信号から前記複数の光信号を夫々電気信号へ変換し、各別に出力するようにしてあることを特徴とする。

第４発明に係る光送受信装置は、前記受信器が受光する多波長光信号の内の、少なくとも一の波長の光信号を変換した電気信号を処理する受信信号処理回路を更に備えることを特徴とする。

第５発明に係る光送受信装置は、前記送信器及び受信器を収納し、位置決めする筐体を備え、前記筐体の、前記送信器を収納する位置、及び前記受信器を収納する位置の間の位置から、前記筐体の一部又は前記筐体と接続される部材が突出するように構成してあることを特徴とする。

第６発明に係る光送受信装置は、前記筐体は、光信号を伝播する光伝送路の導入部を備え、前記送信器は、前記光伝送路が前記導入部に導入された場合に、該送信器が有する発光素子の光軸が前記光伝送路の光軸と同一軸上となるように前記筐体により位置決めされていることを特徴とする。

第７発明に係る光送受信装置は、波長の異なる複数の光信号を波長多重により送受信する光送受信装置において、該装置の固定部と、該固定部を間にして一方に光信号へ変換される電気信号の入力端子と、他方に波長の異なる複数の光信号から各別に変換される電気信号夫々の出力端子とを備えることを特徴とする。

第１発明にあっては、波長が異なる複数の光信号が多重化された多波長光信号を受光し、受光した多波長光信号を波長毎に分離する波長分離部、夫々異なる波長の光信号を電気信号へ変換する複数の光電変換素子、及び該光電変換素子により変換された信号を別々に出力する出力する出力端子とが筐体に収納される。これにより、一の筐体で構成される光受信器で多波長光信号を受光し、複数の異なる電気信号を各別に得ることが可能となる。また、受信用の部品を筐体に収納しておくことにより、多波長光受信器を送信用の部品と組み合わせて光送受信装置を実現する場合に、送信用の部品の一つである発光素子からの迷光を受信することを回避することが可能となる。

第２発明にあっては、一の波長の光に対応する光電変換素子により得られる電気信号を増幅させる増幅回路が多波長光受信器内に収納される。したがって、多波長光受信器を送信用の部品と組み合わせて光送受信装置を実現する場合、受信用の増幅回路と送信用の部品との間を分けることが可能となる。

第３発明にあっては、発光素子により、電気信号を光信号へ変換して出力する送信器と、光信号を受信して電気信号へ光電変換して信号を受信する受信器とが一つずつ備えられる。なお、前記受信器は波長多重により波長が異なる複数の光信号を多重化した多波長光信号を受光し、複数の光信号に分離して夫々に対応する電気信号へ変換して各別に出力する。したがって、光送受信装置の部品数を少なくして複数の異なる波長の信号の受信、及び一つの信号の送信を実現することができる。更に、送信器と受信器とを分ける構成とするので、送信器からの迷光を回避し、送信用部品と受信用部品との間における電気的、熱的干渉を回避することが可能である。これにより、受信器の受信感度を良好に保つと共に、各部品の劣化を防止することができる。
また、送信器には、特性のバラツキが大きく実装時の位置合わせに高い精度が要求される歩留まりの低い発光素子が実装される。送信器と受信器とを隔離する構成とすることにより、発光素子の位置に間違いが発生した場合には送信器のみを廃棄すればよく、受信器及び受信器に内蔵される各素子は破棄されない。したがって、コストの増加を抑制することができる。

第４発明にあっては、光送受信装置が備える受信器は、波長が異なる複数の光信号が多重化された多波長光信号を受光して夫々各別に電気信号へ変換する。更に受信器は、少なくとも一の波長の光信号を変換した電気信号を処理する受信信号処理部を備える。送信器と受信器とを分ける構成により、受信器が複数の波長の光信号から電気信号を得ることができる。したがって送信用部品及び受信用部品が一つの筐体内に構成される場合と比して、受信信号処理部が発する熱の送信器への伝導を低減させることができる。これにより、送信器からの出力低下を防止することが可能となる。

第５発明にあっては、送信器及び受信器は、夫々を位置決めする筐体に収納される。そして筐体には、送信器が収納される位置と受信器が収納される位置との間の位置から、筐体の一部が突出するように構成される。突出する部分は筐体から一体的に延出されるように形成されてもよいし、他の部材を筐体に取り付けることにより、筐体に接触する部材が突出するように構成されていもよい。受信器が備える増幅回路等の受信信号処理部又は各素子から発せられる熱は筐体へ伝導する。しかしながら、熱は筐体から突出するように構成された一部又は部材から放熱されるので半導体発光素子を有する送信器への熱の伝導を低減させることが可能となる。また、筐体が送信器及び受信器の接地点として機能している場合、筐体から突出するように構成された一部又は部材を外部の接地点へ接続することにより送信用部品と受信用部品との間の電気的干渉を回避することが可能である。

第６発明にあっては、送信器が有し、他の部品よりも比較的配置に高い精度が求められる送信用部品である発光素子の光軸と、光信号の伝送路の光軸とが同一軸上となるように、送信器が筐体に位置決めされる。したがって、発光素子の配置の精度が直接的に光送受信装置の精度に影響し、他の光学部品の配置に影響されないので歩留まりの向上が期待できる。

第７発明にあっては、装置の固定部が備えられている。更に、前記固定部を間にして、光信号へ変換される電気信号の入力端子と、複数の波長の異なる光信号から各別に変換される電気信号夫々に対応する複数の出力端子とが備えられている。つまり、一の光送受信装置により、一の光信号への変換による送信と、複数の光信号から変換される電気信号の取り出しを実現することが可能となる。

本発明による場合、光受信器と送信用の部品とを組み合わせて光送受信装置を実現する場合、受信用の部品と送信用の部品とを分けた構成とすると共に、部品数を減少させることが可能となる。これにより、光送受信装置の送信用部品と受信用部品との間における電気的及び光的干渉、更には熱的な相互影響を回避させることができる。そして、部品の劣化を防止し、光送受信装置の高寿命化、及び歩留りの向上を実現することができる。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における多波長光受信器の模式的断面図である。図１（ａ）中１ａは多波長光受信器である。多波長光受信器１ａは、ＰＯＮ（Passive Optical Network）システムで採用されている下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）、及び映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）が多重化された多波長光信号を受光し、通信信号と映像信号とを各別に出力するようにした所謂受信用ＴＯ−ＣＡＮ（Transistor Outline-CAN）である。

図中１０ａは上下に底を有する有底円筒形状をなす丸缶（ＣＡＮ）型の導電性材からなる筐体である。筐体１０ａの上底の中央部には略円形状の開口部が設けられている。筐体１０ａの下部の外径は底へ向かうほど拡大されている。これにより、筐体１０ａの上部の外径を略内径とする円筒へ筐体１０ａの上部を挿入した場合、前記円筒の開口は筐体１０ａの下部により封止される。したがって、多波長受信器１ａを部品とする光学装置を構成する場合、円筒状の収納部を設けることによって多波長受信器１ａの位置決めが容易となる。

筺体１０ａの上底に設けられた前記開口部にはレンズ１１ａが嵌めこまれている。レンズ１１ａは略球形状をなすボールレンズからなり、筐体１０ａ内部から上底の開口部を塞ぐように固定されている。なお、レンズ１１ａは筐体１０ａ内部の上底側に設けられるレンズホルダにより固定され、開口部が塞がれない構成としてもよい。レンズ１１ａはボールレンズに限らないが、ボールレンズは比較的安価であって望ましい。

基板１２ａは側面視略Ｌ字形状をなし、Ｌ字の横面部分が筐体１０ａの内部下底に固定されている。そして、基板１２ａの前記横面部分及び筐体１０ａの下底を貫通するようにリードピン１７ａ，１７ａ，…が基板１２ａに固定されている。リードピン１７ａ，１７ａ，…は、基板１２ａ上に配置される後述の第１フォトダイオード１３ａ、増幅回路１４ａ、及び第２フォトダイオード１５ａに接続され、夫々に電圧を印加するための端子、受信した通信信号を出力する端子、映像信号を出力する端子、及びアース端子である。アース端子は筐体１０ａと接続されている。他のリードピン１７ａ，１７ａ，…は、筐体１０ａとは非接触の状態で筐体１０ａの下底から外部へ突出している。

基板１２ａの横面部分の上面には第１フォトダイオード１３ａ及び増幅回路１４ａが配置されている。第１フォトダイオード１３ａは、受光部を筐体１０ａの上底に向けてレンズ１１ａと光学中心を合わせるように配置されている。増幅回路１４ａは基板１２ａ上の第１フォトダイオード１３ａ近傍に配置されている。基板１２ａの第１フォトダイオード１３ａ側、即ち筺体１０ａ中心軸側の縦面部分には第２フォトダイオード１５ａが、その光軸と第１フォトダイオード１３ａの光軸とが相互に直交交差するように基板１２ａに配置されている。

筐体１０ａ内には図示しないホルダが設けられており、光学フィルタ（ビームスプリッタ）１６ａが、第１フォトダイオード１３ａの光軸及び第２フォトダイオード１５ａの光軸が交差する点が中心となり、第フォトダイオード１３ａの光軸及び第２フォトダイオード１５ａの光軸のいずれにも傾斜角度４５°をなすように保持されている。光学フィルタ１６ａは、波長が１４８０〜１５００ｎｍである下り通信信号用の光信号は透過させ、映像信号用の光信号（波長１５５０〜１５６０ｎｍ）は反射する。

第１フォトダイオード１３ａは、ＰＯＮシステムにおける下り通信信号用の光信号の波長（１４８０〜１５００ｎｍ）に受光感度を持ち、受光した光信号を電気信号へ変換して出力する。そして第２フォトダイオード１５ａは、映像信号用の光信号の波長（１５５０〜１５６０ｎｍ）に受光感度を持ち、受光した光信号を電気信号へ変換して出力する。

増幅回路１４ａは、ＴＩＡ（Transimpedance Amplifier）を利用してある。増幅回路１４ａは第１フォトダイオード１３ａにより出力される電気信号、即ち下り通信信号を増幅する増幅回路である。ＰＯＮシステムにおいては、下り通信信号の出力パワーが比較的低いために第１フォトダイオード１３ａの近傍に配置されることが望ましい。

このように構成される多波長光受信器１ａのレンズ１１ａに、ＰＯＮシステムにおける下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）、及び映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）が多重化された多波長光信号が入射された場合、多波長光信号はレンズ１１ａにより光学フィルタ１６ａへ集光される。光学フィルタ１６ａにより、映像信号用の光信号が反射されて第２フォトダイオード１５ａに入射される。第２フォトダイオード１５ａは受光した光信号を映像信号に変換し、一のリードピン１７ａから映像信号が出力される。そして光学フィルタ１６ａにより、下り通信信号の光信号が透過されて第１フォトダイオード１３ａに入射される。第１フォトダイオード１３ａは受光した光信号を通信信号へ変換する。第１フォトダイオード１３ａにより変換された通信信号は増幅回路１４ａにより増幅され、他のリードピン１７ａから下り通信信号が出力される。このように、多重化された多波長光信号から各別に映像信号及び通信信号が出力される。

図１（ｂ）に示す多波長光受信器１ｂは、図１（ａ）に示した多波長光受信器１ａと、フォトダイオード及び増幅回路の配置が相違するものである。多波長光受信器１ｂでは、第１フォトダイオード１３ｂ及び増幅回路１４ｂが基板１２ｂの縦面部分に並べて固定されており、第２フォトダイオード１５ｂがＬ字形状の基板１２ｂの横面部分上面に固定されている。多波長光受信器１ｂの光学フィルタ１６ｂは、映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）を透過し、下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）を反射するものが用いられる。他の構成部については多波長光受信器１ａと同様であるので同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１（ｃ）に示す多波長光受信器１ｃも、図１（ａ）に示した多波長光受信器１ａと、フォトダイオード、及び増幅回路の配置が相違するものである。多波長光受信器１ｃでは、基板１２ｃは平板状をなして筐体１０ｃの下底に固定されている。そして、第１フォトダイオード１３ｃ、第２フォトダイオード１５ｃ、及び増幅回路１４ｃのいずれもが基板１２ｃ上面に配置されている。多波長光受信器１ｃの光学フィルタ１６ｃは、映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）及び下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）をいずれも透過させるが、波長によって異なる屈折率に応じて光信号の出射角が異なり、光信号を分離するように構成されている。他の構成部については多波長光受信器１ａと同様であるので同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述のように構成される多波長光受信器１ａ，１ｂ，１ｃにより、一つの受信用ＴＯ−ＣＡＮで下り通信信号用の光信号に映像信号用の光信号が多重化された多波長光信号を受光し、夫々の光信号を分離して下り通信信号と映像信号とを各別に出力することが可能である。ＣＡＮ型の筐体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内に二つの異なる波長の光信号を受光する光学部品が位置決めされて収納されるので、波長が異なる二つの光信号から夫々信号を抽出する必要がある場合に一つの受信用ＴＯ−ＣＡＮを利用すればよく、部品の数を削減することができる。

また、一つのＣＡＮ型筐体１０ａ，１０ｂ，１０ｃ内に下り通信信号及び映像信号用のフォトダイオードが収納されるので、送信用ＴＯ−ＣＡＮと組み合わせて光送受信装置を構成する際に、発光素子からの迷光を受光することを回避することができる。

なお、多波長光受信器の構造は、図１に示した多波長光受信器１ａ，１ｂ，１ｃの構造に限られない。筐体は丸缶型に限られず、多波長光受信器は波長の異なる二つの光信号を受信するための二つのフォトダイオードを筐体内に配置し、夫々から信号を各別に出力することが可能な他の構造で構成されてもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１に示した多波長光受信器１ａを用いて、ＰＯＮシステムにおける宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）に使用される光トリプレクサを構成する例を示す。光トリプレクサは、波長多重により多重化されて光ファイバを介して伝送される光信号を受光し、且つ光信号を出力する双方向型光送受信装置である。光トリプレクサは、ＰＯＮシステムにおける下り通信信号用の光信号と、ＣＤＮ（Contents Delivery Network）から送信される映像信号用の光信号との２つの光信号を受信し、上り通信信号用の光信号を出力する。

図２は、実施の形態２における光トリプレクサの外観を示す模式的斜視図であり、図３は、光トリプレクサの平面断面図である。図中３は光トリプレクサ、２は光ファイバ、４は光トリプレクサ３が接続される回路基板、５は上り通信信号用の光信号を出力する光送信器である。

回路基板４は略Ｌ字型平板状をなす。光トリプレクサ３は、回路基板４のＬ字の内側の二辺部に夫々多波長光受信器１ａのリードピン１７ａ，１７ａ，…、及び後述する光送信器５のリードピン５３，５３，…が位置するように、後述する固定部３２により回路基板４に固定される。回路基板４は、前記リードピン１７ａ，１７ａ，…と接続されて光トリプレクサ３から出力される下り通信信号及び映像信号を取り出す回路、並びに、前記リードピン５３，５３，…と接続されて光トリプレクサ３へ上り通信信号を入力するための回路（いずれも図示せず）が実装してある。

光トリプレクサ３は、略円筒状をなす筐体３１を備える。筐体３１の一端部は縮径されて略円錐状をなし、先端に筒部を有する。筒部には光ファイバ２の挿入口３３が形成されている。筐体３１内部の挿入口３３の奥には光ファイバ２を位置決めするフェルール３４が、筐体３１と略同軸に固定されている。

多波長光受信器１ａは、筐体３１の側面に設けられた筐体１０ａの小径側の外径と略同径の内径を有する孔部に嵌入され、受光する光の光軸が光トリプレクサ３の筐体３１の円筒軸と直交交差するように固定されている。多波長光受信器１ａの筐体１０ａの大径側の外径が孔部の縁を封止し、リードピン１７ａ，１７ａ，…を筐体３１から露出している。筐体１０ａと筐体３１の孔部との間はＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）溶接により、筐体１０ａが筐体３１に固着されている。

光送信器５は、上り通信信号用の光信号を出力する所謂送信用ＴＯ−ＣＡＮである。光送信器５は、多波長光受信器１ａと同様に両端に底を有する有底円筒形状をなす略丸缶型であって、一端部の外径が拡大された導電性材からなる筐体５０を有している。筐体５０の小径側の一端が、光トリプレクサ３の筐体３１の挿入口３３と逆側の一端部に、出力する光信号の光軸と光ファイバ２の光軸、即ちフェルール３４と同一軸となるように嵌入されている。筐体５０の大径側の一端は筐体３１の一端部の縁を封止している。なお、筐体５０と筐体３１との間はＹＡＧ溶接により、筐体１０ａが筐体３１に固着されている。

光送信器５の筐体５０の一端部には開口部が設けられており、シリコンレンズ又はガラスレンズであるレンズ５１が嵌めこまれている。筐体５０の他端部には、波長が１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍの光信号を出力するレーザーダイオード５２が、筐体５０の一端部に嵌めこまれたレンズ５１と光学中心を合わせるように配置されている。筐体５０内部のレーザーダイオード５２側の一端部に配置される図示しない基板に、筐体５０の一端部を貫通するようにリードピン５３，５３，…が、レーザーダイオード５２と接続されて固定されている。リードピン５３，５３，…はレーザーダイオード５２に電圧を印加するための端子、上り用通信信号を入力する端子、及びアース端子である。アース端子は筐体５０と接続されているが他のリードピン５３，５３，…は筐体５０とは非接触の状態で筐体５０から外部へ突出している。リードピン５３，５３，…は、光トリプレクサ３の筐体３１からも露出している。

筐体３１内部には図示しないホルダが設けられており、光学フィルタ（ビームスプリッタ）３５が、筐体３１内部の空間のフェルール３４、多波長光受信器１ａ、及び光送信器５の光軸を結んで交差する点が中心となり、多波長光受信器１ａの光軸及び光送信器５の光軸のいずれにも略４５°の角度をなすように保持されている。光学フィルタ３５は、下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）及び映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）を反射し、上り通信信号用の光信号（波長は１２６０〜１３６０ｎｍ）は透過させる。

更に、光トリプレクサ３の筐体３１の光送信器５取り付け側の端部の外面に、略長方形平板状の固定部３２，３２が突設されている。固定部３２，３２は、その平面が多波長光受信器１ａ及び光送信器５の光軸と平行となるように突設されており、一の固定部３２は多波長光受信器１ａが取り付けられている側に、他の固定部３２は一の固定部３２と筐体３１の軸に対称に突設されている。固定部３２，３２は筐体３１と一体に形成されていてもよいし接合されていてもよい。なお、固定部３２，３２は熱伝導性が高く、導電性の部材であることが望ましい。

固定部３２，３２の内の多波長光受信器１ａ取り付け側の固定部３２により、光トリプレクサ３は回路基板４へ固定される。固定部３２及び回路基板４に図示しない孔部を設け、固定部３２を回路基板４にネジ止めすることによって光トリプレクサ３は回路基板４に固定される。これに代えて回路基板４に、固定部３２が嵌合する嵌合部を設けて固定部３２を前記嵌合部へ嵌めこむことにより、光トリプレクサ３が回路基板４に固定されるようにしてもよい。

また、重ねた場合に中央部に円筒状の空間を形成する二つの略平板状の挟持部材により筐体３１を挟持する構成としてもよい。図４は、光トリプレクサ３を挟持部材で挟持した場合の外観を示す模式的斜視図であり、図５は、二つの挟持部材のみを回路基板４に取り付けた場合の回路基板４に直交する面での断面図である。図中３６，３６は挟持部材、３６２，３６２，…は挟持部材３６，３６の平板部分、３６３は挟持部材３６，３６で形成される空間部分、３６４，３６４はネジ、３６５，３６５はナットである。図４に示すように、光トリプレクサ３を二つの挟持部材３６，３６で挟持させる場合、二つの挟持部材３６，３６で形成される空間部分３６３の内側の面により、筐体３１の光送信器５取り付け側の端部の外径を把持させる。平板部分３６２，３６２，…には孔部を設け、ネジ３６４，３６４を挿入して対向する面から夫々ナット３６５，３６５を締める。これにより、筐体３１は回路基板４に固定される。また、回路基板４に平板部分３６２，３６２，…が嵌合する嵌合部を設けて固定部３２を前記嵌合部へ嵌めこむことにより、光トリプレクサ３が回路基板４に固定されるようにしてもよい。挟持部材３６，３６の平板部分３６２，３６２，…が多波長光受信器１ａ及び光送信器５の光軸と平行となるように挟持させることにより、筐体３１の光送信器５取り付け側の端部で筐体３１から平板部分３６２，３６２，…が突出する。これにより、挟持部材３６，３６の平板部分３６２，３６２，…は筐体３１に突設された前記固定部３２，３２と同様に機能する。

このように構成される光トリプレクサ３に光ファイバ２を挿入し、ＰＯＮシステムにおける下り通信信号用及び映像信号用の光信号が多重化された多波長光信号を光ファイバ２へ送出した場合、多波長光信号は光トリプレクサ３へ伝播する。多波長光信号は光トリプレクサ３のフェルール３４を介して筐体３１内部へ入射し、光学フィルタ３５に集光される。光学フィルタ３５は下り通信信号用及び映像信号用の波長の光信号を反射するので、多波長光信号はそのまま光学フィルタ３５により反射されて多波長光受信器１ａへ入射する。多波長光信号が多波長光受信器１ａに入射された場合、映像信号及び通信信号が各別に出力される。一方、光トリプレクサ３の光送信器５に上り通信信号を入力した場合、レーザーダイオード５２により光信号（波長は１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）へ変換されて出力される。レーザーダイオード５２から出力された光信号は光送信器５のレンズ５１によりコリメートされて光学フィルタ３５及びフェルール３４を透過し、光トリプレクサ３に挿入されている光ファイバ２のコアへ入射する。これにより、上り通信信号用の光信号が光トリプレクサ３から送信される。

従来の光トリプレクサでは、下り通信信号用、映像信号用及び上り通信信号用に夫々、二つの受信用ＴＯ−ＣＡＮ及び一つの送信用ＴＯ−ＣＡＮを備える構成とした。しかしながら、実施の形態２における光トリプレクサ３では、一の受信用ＴＯ−ＣＡＮ（多波長光受信器１ａ）で下り通信信号用及び映像信号用の二つの光信号の両者を受信し、夫々下り通信信号と映像信号とを各別に出力できる。これにより、光トリプレクサ３の筐体３１内に配置する部品数を削減することができ、歩留りも向上する。

また、上述のような光送信器５及び光学フィルタ３５の光学的位置により、レーザーダイオード５２から出力されるレーザー光は屈折、又は反射のロスなくレンズ５１を透過し、光学フィルタ３５を透過する際に屈折又は反射のロスなくフェルール３４を通過して光ファイバ２のコアへ入力される。レーザーダイオード５２の発光部分は、フォトダイオード１３ａ，１５ａの受光部分よりも小さい。通信用に広く使用されているレーザーダイオードの発光部分の径は２μｍ程度であり、フォトダイオードの受光部分の径は３５〜１００μｍ程度である。レーザーダイオードの発光部分の径が２μｍ程度と小さいのはシングルモードファイバに結合するために横モードを抑制するためである。発光部分が小さいレーザーダイオード５２から出力されるレーザー光を光ファイバ２のコアに入力するためには、レーザーダイオード５２及び光送信器５の位置合わせに高い精度が求められる。これに対し、上述の光プレクサ３ではレーザーダイオード５２から出力されるレーザー光の光軸が、光ファイバ２の軸と同一軸となる配置により、光送信器５の配置が容易となる。また、フォトダイオード１３ａ，１５ａの受光部分は比較的広いので、上述のようにこれらへ光信号を入射するために配置される光学フィルタ３５の角度に求められる精度はレーザーダイオード５２の位置合わせに求められる精度よりも低い。例えば、光送信器５が多波長光受信器１ａの位置にある場合には、光送信器５の位置のみならず、光送信器５から出力される光を反射させて光ファイバ２のコアへ入力させるための光学フィルタの配置にも高い精度が求められる。しかしながら、レーザーダイオード５２から出力されるレーザー光の光軸が光ファイバ２の軸と同一軸となり、多波長光受信器１ａが受信する光の光軸が光ファイバ２の軸と直交する配置により、光学フィルタ３５の配置精度が緩和される。これにより、光トリプレクサ３全体の実装精度が緩和され、歩留りが向上する。

なお、従来の双方向光送受信モジュールでは、受信用のフォトダイオードと送信用のレーザーダイオードとを一つのＴＯ−ＣＡＮ内に収納した。この場合、レーザーダイオードからフォトダイオードへの迷光の問題、にレーザーダイオード、フォトダイオード間の熱的、電気的、磁気的、電磁気的な影響による出力低下の問題、受信感度の悪化の問題があった。しかしながら、実施の形態２における光トリプレクサ３では、多波長光受信器１ａと光送信器５とは夫々異なる筐体１０ａと筐体５０とで構成されている。したがって、光送信器５から出力される光信号が多波長光受信器１ａ内へ入りこむ可能性は非常に低くなり、レーザーダイオード５２からの迷光による受信感度の低下を回避できる。同一のＴＯ−ＣＡＮ内にレーザーダイオードとフォトダイオードとをいずれも収納する場合には、レーザーダイオードの位置合わせが悪い場合にフォトダイオードも含むＴＯ−ＣＡＮ全体が不良品として廃棄される。しかしながら、実施の形態２における光トリプレクサ３では、光送信器５には特性のばらつきが大きく実装時の位置合わせに高い精度が要求される歩留まりが低いレーザーダイオード５２のみが実装されている。したがって、レーザーダイオード５２の位置合わせが悪い場合であっても、フォトダイオードをも含めて廃棄する必要がなく、コストの増加を抑制することができる。

更に、多波長光受信器１ａと光送信器５が夫々異なる筐体１０ａと筐体５０とで構成され、受信用部品と送信用部品とが隔離される構成により、送信用部品であるレーザーダイオード５２から受信用部品である第１及び第２フォトダイオード１３ａ，１５ａへの電気的干渉を防止することができる。これにより、光トリプレクサ３の多波長光受信器１ａの受信感度を良好に保つことができる。

なお、下り通信信号用の増幅回路は発熱するので、レーザーダイオードの近傍に配置した場合はレーザーダイオードの特性劣化の原因となった。しかしながら、実施の形態２における光トリプレクサ３では、多波長光受信器１ａと光送信器５が夫々異なる筐体１０ａと筐体５０とで構成されるので、レーザーダイオードの特性劣化を回避することができる。

更に、本実施の形態２における光トリプレクサ３は、筐体３１に固定部３２を設けた。固定部３２により、多波長光受信器１ａ内部の増幅回路１４ａが発熱し、基板１２ａ及び筐体１０ａを介して光トリプレクサ３の筐体３１に熱が伝導した場合も、固定部３２の熱容量、及び放熱により光送信器５への伝導量を低減することができる。更に、固定部３２により光トリプレクサ３が回路基板４へ固定されることにより、熱が回路基板４側へ逃がされて増幅回路１４ａの発熱の影響を緩和することができる。また、多波長光受信器１ａ及び光送信器５の筐体１０ａ、筐体５０が接している光トリプレクサ３の筐体３１が回路基板４の接地点と接続される場合、多波長光受信器１ａ及び光送信器５のグランドが固定部３２を介して接地点へ接続される。これにより、光送信器５から多波長光受信器１ａへの電気的干渉を回避することが可能である。

（変形例）
実施の形態２の光トリプレクサ３は、実施の形態１にて示した多波長光受信器１ａを備える構成とした。しかしながら、本発明は他に光トリプレクサ３が多波長光受信器１ｂを備える構成としてもよいし、多波長光受信器１ｃを備える構成としてもよい。また、多波長光受信器１ａ，１ｂ，１ｃと、光送信器５との配置関係は逆でもよい。

図６乃至図１０は、変形例における光トリプレクサ３の模式的断面図である。変形例における光トリプレクサ３は、多波長光受信器が相違するもの、又は、多波長光受信器１ａ及び光送信器５の配置が相違するものである。

図６に示す光トリプレクサ３は、多波長光受信器１ａに代えて実施の形態１に示した多波長光受信器１ｂを備えるものである。図７に示す光トリプレクサ３は、多波長光受信器１ａに代えて実施の形態１に示した多波長光受信器１ｃを備えるものである。

図８に示す光トリプレクサ３は、実施の形態２における光トリプレクサ３と、多波長光受信器１ａ及び光送信器５の配置を逆にしてなるものである。図９に示す光トリプレクサ３は、図８に示した光トリプレクサ３の多波長光受信器１ａに代えて多波長光受信器１ｂを備えるものである。更に図１０に示す光トリプレクサ３は、図８に示した光トリプレクサ３の多波長光受信器１ａに代えて多波長光受信器１ｃを備えるものである。図８乃至図１０に示す光トリプレクサ３では、光学フィルタ３５は下り通信信号用の光信号（波長は１４８０〜１５００ｎｍ）及び映像信号用の光信号（波長は１５５０〜１５６０ｎｍ）を透過させ、上り通信信号用の光信号（波長は１２６０〜１３６０ｎｍ）を反射させる。

図６乃至図１０に示した変形例の光トリプレクサ３は、上述の相違点以外の構成部は実施の形態２における光トリプレクサ３（図３参照）と同様であるので同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図６乃至図１０に示した変形例においても、光トリプレクサ３は二つのＴＯ−ＣＡＮ型モジュール（多波長光受信器１ａ及び光送信器５）により実現されて部品数が削減される、送信用部品と受信用部品との間の熱的、電気的干渉を防止することができるなど、実施の形態２における光トリプレクサ３と同様の効果を奏する。

なお、上述のように開示された本実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

実施の形態１における多波長光受信器の模式的断面図である。 実施の形態２における光トリプレクサの外観を示す模式的斜視図である。 光トリプレクサの平面断面図である。 光トリプレクサを挟持部材で挟持した場合の外観を示す模式的斜視図である。 二つの挟持部材のみを回路基板に取り付けた場合の回路基板に直交する面での断面図である。 変形例における光トリプレクサの模式的断面図である。 変形例における光トリプレクサの模式的断面図である。 変形例における光トリプレクサの模式的断面図である。 変形例における光トリプレクサの模式的断面図である。 変形例における光トリプレクサの模式的断面図である。 従来の光トリプレクサの平面断面図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ，１ｃ 多波長光受信器
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 筐体
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 第１フォトダイオード（光電変換手段）
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 増幅回路
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 第２フォトダイオード（光電変換手段）
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ リードピン（信号端子）
２ 光ファイバ
３ 光トリプレクサ（光送受信装置）
３１ 筐体
３２ 固定部（突出部）
３４ フィルタ（薄膜）
４ 回路基板
５ 光送信器
５２ レーザーダイオード（発光素子）

Claims (7)

1. 波長が異なる複数の光信号を多重化した多重化光信号を波長毎に分離する波長分離部と、
   該波長分離部により分離された夫々の波長の光信号を受光し、夫々電気信号へ変換する複数の光電変換素子と、
   該複数の光電変換素子により変換された信号を各別に出力する出力端子と、
   前記波長分離部、光電変換素子及び出力端子を収納し、夫々を位置決めする筐体と
   を備えることを特徴とする多波長光受信器。
2. 一の波長の光に対応する光電変換素子により変換された電気信号を増幅する増幅回路を更に備え、
   該増幅回路は前記筐体内に収納されるようにしてあること
   を特徴とする請求項１に記載の多波長光受信器。
3. 波長の異なる複数の光信号を波長多重により送受信する光送受信装置において、
   発光素子を有し、電気信号を光信号へ変換して出力する送信器と、
   光信号を受光し、受光した光信号を電気信号へ変換して信号を受信する受信器と
   を夫々一つずつ備え、
   前記受信器は、波長の異なる複数の光信号を多重化した多波長光信号を受光し、受光した多波長光信号から前記複数の光信号を夫々電気信号へ変換し、各別に出力するようにしてあること
   を特徴とする光送受信装置。
4. 前記受信器が受光する多波長光信号の内の、少なくとも一の波長の光信号を変換した電気信号を処理する受信信号処理回路を更に備えること
   を特徴とする請求項３に記載の光送受信装置。
5. 前記送信器及び受信器を収納し、位置決めする筐体を備え、
   前記筐体の、前記送信器を収納する位置、及び前記受信器を収納する位置の間の位置から、前記筐体の一部又は前記筐体と接続される部材が突出するように構成してあること
   を特徴とする請求項３又は４に記載の光送受信装置。
6. 前記筐体は、光信号を伝播する光伝送路の導入部を備え、
   前記送信器は、前記光伝送路が前記導入部に導入された場合に、該送信器が有する発光素子の光軸が前記光伝送路の光軸と同一軸上となるように前記筐体により位置決めされていること
   を特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の光送受信装置。
7. 波長の異なる複数の光信号を波長多重により送受信する光送受信装置において、
   該装置の固定部と、
   該固定部を間にして一方に光信号へ変換される電気信号の入力端子と、
   他方に波長の異なる複数の光信号から各別に変換される電気信号夫々の出力端子と
   を備えることを特徴とする光送受信装置。

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