JP2010191342A - 光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でウエハーレベルでの分波が可能で、かつ部品の形成が容易な光送受信モジュールを提供する。
【解決手段】光ファイバー４からの２波長の光を波長毎に受光する受光部３と、光ファイバー４に対して光を発光する発光部２と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子１とを有し、分光素子１は発光部２からの光のみを反射する第１フィルター１４を有する第１素子１０と、光ファイバー４からの第１の波長の光のみを反射させる第２フィルター１５を片面に有し、その反対側面に光ファイバー４からの第２の波長の光のみを反射させる第３フィルター１６を有する第２素子１１とからなり、光ファイバー４と受光部３及び発光部２は、いずれも分光素子１のレンズ面を有する面に対向して配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバーからの２波長の光を分波して受光すると共に光ファイバーに対して光を発光する光送受信モジュールに関し、特に光の分波及び集光を１つの素子で行う光送受信モジュールに関する。

従来、光通信を行うための端末装置が用いられている。この端末装置は、光ファイバーとの間で光の送受信を行う光送受信モジュールを備えている。特に、ＦＴＴＨサービスにおいては、収容局から加入者側の下り信号として１４９０ｎｍの波長の光と１５５０ｎｍの波長の光の２波長を波長多重送信し、加入者から収容局側の上り信号として１３１０ｎｍの波長の光を送信するため、光送受信モジュールにおいてはこれらの光を適切に分波して送受信を行う必要がある。

従来の光送受信モジュールは、筐体ブロック内に受光部と発光部、及び光を分波するフィルターやレンズなどを配置したものであった。このような光送受信モジュールとしては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。しかし、従来の光送受信モジュールは、部品点数が多くて、組立が煩雑であると共に、小型化が困難であった。

一方で、ウエハー上にフィルター等の部品を形成し、部品の形成されたウエハーを組み合わせることによって光送受信モジュールを構成することが考えられている。このような光送受信モジュールとしては、例えば特許文献２に挙げるようなものがある。このように、ウエハーに部品を形成することで、部品数や実装工程数を削減することができ、低コスト化及び小型化を図ることができる。

特開平１１−２３９１６号公報 特開２００８−２８６９６２号公報

しかし、従来の光送受信モジュールでは、分波する部品の両面に集光のためのレンズを設けている。分波する部品は、表面にレンズ面が形成されたウエハー基板を重ね合わせて形成するため、ウエハー基板の互いの位置合わせを行うことが必要であるが、両側のウエハー基板にレンズを有しているために、その位置合わせは容易ではない。

また、特許文献２に挙げる光送受信モジュールでは、ウエハー基板間に空間を設け、その空間内にフィルターを配置する構成であるため、エッジ基板を使用することとなり、コストがかかるという問題もある。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成でウエハーレベルでの分波が可能で、かつ部品の形成が容易な光送受信モジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る光送受信モジュールは、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールであって、
前記分光素子は第１基板の片面にレンズ面を有し、該レンズ面を有する面の反対側面に前記発光部からの光のみを反射する第１フィルターを有する第１素子と、該第１素子の前記第１フィルターと対向し前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第２フィルターを第２基板の片面に有し、該第２フィルターを有する面の反対側面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第３フィルターを有する第２素子とからなり、
前記光ファイバーと受光部及び発光部は、いずれも前記分光素子のレンズ面を有する面に対向して配置され、前記光ファイバーからの光は前記第１素子のレンズ面を有する面に対して傾斜して入射することで、前記第２フィルターで反射した第１の波長の光と前記第３フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光送受信モジュールは、前記第１素子のレンズ面は、前記光ファイバーからの光及び前記第１フィルターで反射した発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、前記発光部からの光を平行光とする第２レンズと、前記第２フィルター及び第３フィルターで反射した前記光ファイバーからの各光を前記受光部にそれぞれ集光する第３レンズ及び第４レンズとが形成されてなることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールは、前記第２素子の第２フィルターには前記第３フィルターで反射した光の光路上に第５レンズが形成されることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る光送受信モジュールは、前記第１素子の前記光ファイバーと受光部及び発光部と対向する面には反射防止膜が形成され、該反射防止膜上に前記第１レンズと第２レンズと第３レンズ及び第４レンズが形成されてなることを特徴として構成されている。

本発明に係る光送受信モジュールによれば、分光素子は第１基板の片面にレンズ面を有し、レンズ面を有する面の反対側面に発光部からの光のみを反射する第１フィルターを有する第１素子と、第１素子の第１フィルターと対向し光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第２フィルターを第２基板の片面に有し、第２フィルターを有する面の反対側面に光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第３フィルターを有する第２素子とからなり、光ファイバーと受光部及び発光部は、いずれも分光素子のレンズ面を有する面に対向して配置され、光ファイバーからの光は第１素子のレンズ面を有する面に対して傾斜して入射することで、第２フィルターで反射した第１の波長の光と第２フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることにより、基板とフィルターを積層状に形成した単純な素子で光を分岐することができ、簡易な構成の光送受信モジュールとすることができると共に、集光のためのレンズを第１素子の一面に設ければよいので、第２素子との位置合わせを簡易にすることができ、分光素子の形成を容易とすることができる。

また、本発明に係る光送受信モジュールによれば、第１素子のレンズ面は、光ファイバーからの光及び第１フィルターで反射した発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、発光部からの光を平行光とする第２レンズと、第２フィルター及び第３フィルターで反射した光ファイバーからの各光を受光部にそれぞれ集光する第３レンズ及び第４レンズとが形成されてなることにより、分光素子が受光部に対する集光の機能や発光部からの光を平行光とする機能も有して、部品点数を少なくすることができる。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールによれば、第２素子の第２フィルターには第３フィルターで反射した光の光路上に第５レンズが形成されることにより、第１素子と受光部の位置決めに若干のずれがあっても、第２素子の調整により補正できるので、組立精度に余裕を持たせて、組立をより容易にすることができる。

さらにまた、本発明に係る光送受信モジュールによれば、第１素子において第１基板の光ファイバーと受光部及び発光部と対向する面には反射防止膜が形成され、反射防止膜上に第１レンズと第２レンズ及び第３レンズが形成されてなることにより、各光の各レンズと第１基板との屈折率差に伴う反射を低減してより効率よく通信を行うことができる。

第１の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第２の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第３の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第４の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における光送受信モジュールの概要図を示している。本実施形態における光送受信モジュールは、光ファイバー４からの光を受光すると共に、光ファイバー４に対して光を発光するものであり、光ファイバー４からの光は２波長の光からなり、光ファイバー４に対して発光する光は１波長の光からなるものである。

このため、光送受信モジュールには、レーザーダイオードからなる発光部２とフォトダイオードからなる受光部３が設けられており、このうち受光部３は第１の波長の光を受光する第１受光部３ａと、第２の波長の光を受光する第２受光部３ｂとからなっている。ここで、光ファイバー４からの光を構成する第１の波長は１５５０ｎｍであり、第２の波長は１４９０ｎｍである。また、発光部２から発光される光の波長は１３１０ｎｍである。そして、光送受信モジュールはこれらの光を分波する分光素子１を有している。

発光部２と受光部３及び光ファイバー４は、分光素子１の一方側に全て配置されている。受光部３を構成する第１受光部３ａは、発光部２に隣接し、第２受光部３ｂは、第１受光部３ａに隣接して配置されている。

分光素子１は、平行に載置された第１素子１０と第２素子１１の２つの素子によって構成されている。第１素子１０は、第１基板１２の一面に第１フィルター１４を有し、第１フィルター１４とは反対側の面には、第１レンズ２０、第２レンズ２１、第３レンズ２２、及び第４レンズ２３が並設形成されている。また、第２素子１１は、第２基板１３の一面に第２フィルター１５を有すると共に、それと反対側の面には第３フィルター１６を有している。

分光素子１を構成する第１素子１０は、発光部２と受光部３及び光ファイバー４が配置された側に設けられ、各レンズの形成された面が発光部２等に対向する。第１素子１０の第１基板１２は、光を透過させる素材により形成されている。また、第１フィルター１４は多層膜フィルターからなり、光ファイバー４からの光と発光部２からの光のうち、発光部２からの光のみを反射させ、それ以外の光を透過させる特性を有している。

分光素子１を構成する第２素子１１は、第２フィルター１５の形成された面が第１素子１０の第１フィルター１４側の面に対向するように設けられる。第２素子１１の第２基板１３は、光を透過させる素材により形成されている。また、第２フィルター１５は多層膜フィルターからなり、光ファイバー４からの光のうち、第１の波長である１５５０ｎｍの光のみを反射させ、第２の波長である１４９０ｎｍの光は透過させる特性を有している。一方で、第２素子１１の第３フィルター１６は、第２の波長である１４９０ｎｍの光を反射させる特性を有している。

図１に示すように、光ファイバー４からの光は、第１素子１０の対向する面に対して傾斜して入射する。そのために、光ファイバー４の端面は光軸に対して斜めにカットされている。また、光ファイバー４を傾斜して配置するようにしてもよい。第１レンズ２０から第１素子１０に入射した光ファイバー４からの光は、第１基板１２内に進入し、第１フィルター１４を透過して、第２素子１１側に進む。

第２素子１１において光ファイバー４からの光は、第２フィルター１５で１５５０ｎｍの光のみが反射され、１４９０ｎｍの光はそのまま透過して第２基板１３内に進入する。第２フィルター１５で反射した１５５０ｎｍの光は、再び第１素子１０に入射し、これを透過して第３レンズ２２で第１受光部３ａに集光される。一方、第２フィルター１５を透過した１４９０ｎｍの光は、第３フィルター１６において反射し、第２基板１３と第２フィルター１５を再び透過し、１５５０ｎｍの光の光路と平行な別の光路をたどって第１素子１０を透過し、第４レンズ２３から第１素子１０を出て、受光部３のうち第２受光部３ｂに集光される。

このように、第１の波長の光を反射させる第２フィルター１５と第２の波長の光を反射させる第３フィルター１６とが、分光素子１において厚み方向に離隔して配置されているため、傾斜して入射した光ファイバーからの光は、各フィルターで波長毎に反射することで異なる光路に分岐される。

発光部２からの１３１０ｎｍの光は、発光部２に対向する第２レンズ２１から第１素子１０に対し斜め方向に入射し、第１基板１２を透過して第１フィルター１４で反射し、再び第１基板１２を透過して第１レンズ２０から第１素子１０を出て、光ファイバー４の端面に集光される。

分光素子１をこのように構成することにより、発光部２と受光部３及び光ファイバー４の全てを分光素子１の一方側に配置することができ、したがって第１素子１０の一面にのみレンズを設ければよいこととなる。このため、第１素子１０と第２素子１１の位置合わせを容易にすることができ、分光素子１の形成を容易とすることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図２には、第２の実施形態における光送受信モジュールの概要図を示している。本形態に係る光送受信モジュールの構成は、図１に示した第１の実施形態の光送受信モジュールと概ね同様である。すなわち、この光送受信モジュールは、光ファイバー４からの光を受光すると共に、光ファイバー４に対して光を発光するものであり、光ファイバー４からの光は２波長の光からなり、光ファイバー４に対して発光する光は１波長の光からなるものである。

また、分光素子１として第１素子１０及び第２素子１１を有し、第１素子１０は第１レンズ２０と第２レンズ２１、第３レンズ２２及び第４レンズ２２を備え、これらと反対側面には第１フィルター１４を有し、第２素子１１は第１フィルター１４と対向するように第２フィルター１５を有すると共に、その反対側面には第３フィルター１６を有する。

一方、本実施形態において第１の実施形態と異なる点は、第２素子１１の第２フィルター１５を有する面に、第５レンズ２４を設けた点である。第５レンズ２４は、第３フィルター１６で反射した光ファイバーからの第２の波長の光の光路上に配置され、平行光として反射した当該光を収束光とする。

第３フィルター１６で反射した光は、前述のように第１素子１０の第４レンズ２２においても第２受光部３ｂに対し集光されるが、第２受光部３ｂと第４レンズ２２の位置決めに若干のずれがあった場合に、第２受光部３ｂにおいて受光する光の強度が充分でないことがある。これに対し、本実施形態のように第２素子１１に第５レンズ２４を設けていることにより、第２素子１１の第１素子１０に対する位置を調整することで、第１素子１０と第２受光部３ｂとの間の位置決めに若干のずれがあっても、第２受光部３ｂに入射する光の調整を追加的に行うことができる。したがって、第１素子１０の位置決め精度に余裕を持たせることができて、組立を容易にすることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態の光送受信モジュールは、第１の実施形態と概ね共通しているので、共通している点については説明を省略する。本実施形態が第１の実施形態と異なっているのは、第１素子１０の第１レンズ２０等が形成される面に、反射防止膜１７が形成されている点である。

反射防止膜１７は、各レンズと第１基板との屈折率差に伴う反射を低減する機能を有している。これによって、反射を低減し効率よく通信を行うことができる。

また、本発明の第４の実施形態についても説明する。本実施形態の光送受信モジュールは、第２の実施形態と概ね共通しているので、共通している点については説明を省略する。本実施形態が第２の実施形態と異なっているのは、第１素子１０の第１レンズ２０等が形成される面に、反射防止膜１７が形成されている点である。

本実施形態においても、第３の実施形態と同様、反射防止膜１７は、各レンズと第１基板との屈折率差に伴う反射を低減する機能を有している。これによって、反射を低減し効率よく通信を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。

１ 分光素子
２ 発光部
３ 受光部
３ａ 第１受光部
３ｂ 第２受光部
４ 光ファイバー
１０ 第１素子
１１ 第２素子
１２ 第１基板
１３ 第２基板
１４ 第１フィルター
１５ 第２フィルター
１６ 第３フィルター
２０ 第１レンズ
２１ 第２レンズ
２２ 第３レンズ
２３ 第４レンズ

Claims (4)

1. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールであって、
   前記分光素子は第１基板の片面にレンズ面を有し、該レンズ面を有する面の反対側面に前記発光部からの光のみを反射する第１フィルターを有する第１素子と、該第１素子の前記第１フィルターと対向し前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第２フィルターを第２基板の片面に有し、該第２フィルターを有する面の反対側面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第３フィルターを有する第２素子とからなり、
   前記光ファイバーと受光部及び発光部は、いずれも前記分光素子のレンズ面を有する面に対向して配置され、前記光ファイバーからの光は前記第１素子のレンズ面を有する面に対して傾斜して入射することで、前記第２フィルターで反射した第１の波長の光と前記第３フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることを特徴とする光送受信モジュール。
2. 前記第１素子のレンズ面は、前記光ファイバーからの光及び前記第１フィルターで反射した発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、前記発光部からの光を平行光とする第２レンズと、前記第２フィルター及び第３フィルターで反射した前記光ファイバーからの各光を前記受光部にそれぞれ集光する第３レンズ及び第４レンズとが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
3. 前記第２素子の第２フィルターには前記第３フィルターで反射した光の光路上に第５レンズが形成されることを特徴とする請求項２記載の光送受信モジュール。
4. 前記第１素子の前記光ファイバーと受光部及び発光部と対向する面には反射防止膜が形成され、該反射防止膜上に前記第１レンズと第２レンズと第３レンズ及び第４レンズが形成されてなることを特徴とする請求項２または３記載の光送受信モジュール。

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