JP2011043733A - 光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で受光素子で反射した光が光ファイバーに戻らないようにすることのできる光通信モジュールを提供する。
【解決手段】光を送受信する光ファイバー２の取付部１４と、取付部１４に取付けられる光ファイバー２の光軸と交わる光軸を有する受光素子３と、光ファイバー２からの光を受光素子３に入射させる光フィルター６と、取付部を有し受光素子３及び光フィルター６を取付ける本体部１を有し、本体部１は受光素子３の光軸に対して所定の位置関係を有し受光素子３を固定する取付基準面２６を備え、光フィルター６は光ファイバー２からの光を受光素子３に入射させるように、受光素子３の光軸及び光ファイバー２の光軸に対して傾斜状に配置されると共に、取付基準面２６に対し光ファイバー２の光軸を回転中心とした傾斜状に配置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、光ファイバーとの間で光の受発光をなす光通信モジュールに関し、特に光ファイバーからの光を光フィルターで反射させて受光素子に入射させる光通信モジュールに関する。

従来、光ファイバーとの間で光の受発光をなし、信号の送受信を行うように構成された光通信モジュールが知られている。光通信モジュールは、光ファイバーの取付部を備えると共に、光ファイバーからの光を受光して光電変換する受光素子と、光を発光して光ファイバーに入射させる発光素子とを備えている。

光ファイバーの光軸に対し、受光素子と発光素子を両方同位置に配置することはできないため、通常、発光素子を光ファイバーの光軸上に配置し、受光素子は光軸が光ファイバーの光軸と直交するように配置して、光ファイバーの光軸上に４５°の角度をなして配置される光フィルターによって、光ファイバーからの光を受光素子に受光させるようにしている。このような光通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。

特開２００５−２０２１５６号公報

光ファイバーからの光を受光素子が受光する際、受光素子の受光面では一部の光が反射する。反射した光は、光フィルターによって光ファイバーに戻ることとなり、通信ネットワークにおけるノイズ増加の一因となっていた。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成で受光素子で反射した光が光ファイバーに戻らないようにすることのできる光通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、本発明に係る光通信モジュールは、光を送受信する光ファイバーの取付部と、該取付部に取付けられる光ファイバーの光軸と交わる光軸を有する受光素子と、前記光ファイバーからの光を前記受光素子に入射させる光フィルターと、前記取付部を有し前記受光素子及び光フィルターを取付ける本体部を有する光通信モジュールにおいて、
前記本体部は前記受光素子の光軸に対して所定の位置関係を有し該受光素子を固定する取付基準面を備え、前記光フィルターは前記光ファイバーからの光を前記受光素子に入射させるように、該受光素子の光軸及び光ファイバーの光軸に対して傾斜状に配置されると共に、前記取付基準面に対し前記光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光通信モジュールは、前記本体部は前記受光素子の取付基準面を調整する調整面を備え、前記光フィルターは前記取付基準面及び調整面に対し前記光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光通信モジュールは、前記取付基準面及び調整面は前記光ファイバーの光軸に対して直交する方向を向いており、前記受光素子の光軸が前記光ファイバーの光軸に対して直交することを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る光通信モジュールは、前記光フィルターと受光素子の間には、前記光ファイバーからの光を前記受光素子の受光面に結合させるレンズが配置され、前記光フィルターの前記取付基準面に対する光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜角度をθとしたとき、前記光フィルターの受光点において前記取付基準面と直交する線から２θの角度で傾斜する線上に、前記レンズの光学的中心と前記受光素子の受光面中心を配置してなることを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る光通信モジュールは、前記光ファイバーの光軸上に発光素子が配置され、該発光素子からの光は前記光フィルターを透過して前記光ファイバーに入射することを特徴として構成されている。

本発明に係る光通信モジュールによれば、光フィルターは光ファイバーからの光を受光素子に入射させるように、受光素子の光軸及び光ファイバーの光軸に対して傾斜状に配置されると共に、取付基準面に対し光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることにより、光フィルターを傾斜させるだけで受光素子の受光面において反射する光が、別の方向に反射されて元の方向に戻ることがないので、反射光が光ファイバーに戻されることもなく、光通信ネットワークにおけるノイズの混入を防止することができる。

また、本発明に係る光通信モジュールによれば、本体部は受光素子の取付基準面を調整する調整面を備え、光フィルターは取付基準面及び調整面に対し光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることにより、調整面を有する場合にも、確実に反射光が光ファイバーに戻らないようにすることができる。

さらに、本発明に係る光通信モジュールによれば、取付基準面及び調整面は光ファイバーの光軸に対して直交する方向を向いており、受光素子の光軸が光ファイバーの光軸に対して直交することにより、光学的性能と小型化のバランスの取れた光通信モジュールとすることができる。

さらにまた、本発明に係る光通信モジュールによれば、光フィルターの取付基準面に対する光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜角度をθとしたとき、光フィルターの受光点において取付基準面と直交する線から２θの角度で傾斜する線上に、レンズの光学的中心と受光素子の受光面中心を配置してなることにより、光フィルターからの光を効率よく集光すると共に、受光素子で確実に受光することができる。

そして、本発明に係る光通信モジュールによれば、光ファイバーの光軸上に発光素子が配置され、発光素子からの光は光フィルターを透過して光ファイバーに入射することにより、簡易な構成で送信機能を有することができる。

第１の実施形態における光通信モジュールの概要図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 第２の実施形態における光通信モジュールの概要図である。 図３のＡ−Ａ断面図である。

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、第１の実施形態における光通信モジュールの概要図を示している。第１の実施形態における光通信モジュールは、光ファイバー２との間で光の送受信を行うものであって、光ファイバー２からの光を受光して光電変換する第１の受光素子３及び第２の受光素子４と、光ファイバー２に対して光を入射させる発光素子５とが本体部１内に配置される。受光素子３、４は、フォトダイオードからなり、また発光素子５はレーザーダイオードからなる。

本体部１には、光ファイバー２を固定する取付部１４が設けられ、光ファイバー２は光軸が図中Ｚ軸に沿うように配置される。発光素子５は、本体部１内において光ファイバー２の光軸上に発光部５ａが配置されるように固定されており、発光部５ａにおいて発光された光は、直進して光ファイバー２の端面に入射される。

第１の受光素子３と第２の受光素子４は、本体部１の取付部１４が設けられる面と直交する面に設けられる。すなわち、第１の受光素子３と第２の受光素子４は、光軸がそれぞれ図中Ｘ軸に沿うと共に、第１の受光素子３が光ファイバー２側で、第２の受光素子４が発光素子５側で、それぞれ光軸が光ファイバー２の光軸と交わるように配置される。

光ファイバー２からの光は、少なくとも２波長の光を含んでおり、第１の受光素子３において第１の波長の光を受光し、第２の受光素子４において第２の波長の光を受光する。また、発光素子５からは、第３の波長の光が発光されて光ファイバー２に入射される。

これら複数の波長の光を分岐するため、本体部１内には光フィルター６、７が配置される。第１の光フィルター６は、光ファイバー２の光軸及び第１の受光素子３の光軸に対し、いずれも４５°の角度をなすように傾斜状に配置され、第１の波長の光を反射させて第２の波長の光及び第３の波長の光は透過させる特性を有している。第２の光フィルター７は、光ファイバー２の光軸及び第２の受光素子４の光軸に対して、いずれも４５°の角度をなすように傾斜状に配置され、第２の波長の光を反射させて第３の波長の光は透過させる特性を有している。

光ファイバー２と第１の光フィルター６の間には、光ファイバー２からの発散光を平行光とし、また発光素子５からの光を光ファイバー２に集光する第１のレンズ１０が配置される。第１の光フィルター６と第１の受光素子３の間には、第２のレンズ１１が配置されて光ファイバー２からの光を第１の受光素子３に集光する。第２の光フィルター７と第２の受光素子４の間には、第３のレンズ１２が配置され、光ファイバー２からの光を第２の受光素子４に集光する。また、第２の光フィルター７と発光素子５の間には、第４のレンズ１３が配置され、発光素子５からの発散光を平行光とする。

受光素子３、４の固定についてより詳細に説明する。本体部１には、第１の受光素子３を固定するための第１の受光素子固定部材２０と、第２の受光素子４を固定するための第２の受光素子固定部材２５とが取付けられる。

第１の受光素子固定部材２０は、概ね円筒状をなすように形成されており、両端面が平行となっている。第１の受光素子３は、受光面３ａと平行で鍔状の固定面部３ｂを備えており、この固定面部３ｂが第１の受光素子固定部材２０の一端面である取付基準面２１に対して当接し固定がなされる。

第１の受光素子固定部材２０は、取付基準面２１と反対側の他端面が、本体部１の調整面２２と当接し一体化されている。本体部１の調整面２２は、光ファイバー２の光軸と垂直な方向に面するように形成されている。第１の受光素子３の本体部１に対する取付の際には、予め第１の受光素子固定部材２０の取付基準面２１に対して第１の受光素子３を固定しておき、第１の受光素子３が固定された第１の受光素子固定部材２０を本体部１の調整面２２に対して当接させ、第１の受光素子３の光軸調整を調整面２２において行った上で固定をなす。

第１の受光素子固定部材２０の取付基準面２１は、本体部１の調整面２２に当接する他端面と平行であるから、第１の受光素子３について光軸調整が行われると共に、第１の受光素子固定部材２０が本体部１と一体化された状態で、取付基準面２１は光ファイバー２の光軸と垂直な方向に面する。そして、取付基準面２１に固定された第１の受光素子３は、受光面３ａが光ファイバー２の光軸と垂直な方向を向くと共に、光軸が第１の光フィルター６の位置で光ファイバー２の光軸と交わるように配置されることとなる。

ここで、第１の光フィルター６は、図中Ｙ軸方向において傾斜状となるように配置されている。図２には、図１のＡ−Ａ断面図を示している。第１の光フィルター６は、光ファイバー２からの光を受ける受光点６ａが上下方向中央位置にあって、この受光点６ａの位置は光ファイバー２の光軸上にある。第１の光フィルター６は、光ファイバー２の光軸を中心として、光ファイバー２からの光を受ける側の面が斜め下方を向くように角度θだけ傾斜している。

第１の光フィルター６がこのように傾斜していることにより、光ファイバー２からの光は、Ｙ軸方向において第１の光フィルター６に対する入射角度がθとなり、出射角度もθとなる。したがって、第１の光フィルター６から第１の受光素子３側に向かう光Ｌ１は、本体部１の取付基準面２１と調整面２２の垂線２８に対して２θの傾斜角度を有することとなる。

第１の光フィルター６からの光Ｌ１が透過する第２のレンズ１１は、レンズの光学的中心である主点が、第１の光フィルター６の受光点６ａにおける本体部１の取付基準面２１と直交する垂線２８に対して２θの角度で傾斜する線上に配置され、また光Ｌ１を受光する第１の受光素子３の受光面３ａも、当該線上に配置される。これにより、第１の光フィルター６からの光Ｌ１を効率よく集光すると共に、確実に受光することができる。なお、第１の光フィルター６を傾斜させる角度θは、±１．５°以下の範囲で設定する。すなわち、傾斜方向を反対向き、すなわち光ファイバー２からの光を受ける側の面が斜め上方を向くように傾斜させてもよい。

第２の受光素子４についても、第１の受光素子３と同様の構造により本体部１に固定されている。すなわち、取付基準面２６を有する第２の受光素子固定部材２５が、本体部１の調整面２７に対し光軸調整された上で固定され、それに伴い第２の受光素子４の光軸が、第２の光フィルター７の位置で光ファイバー２の光軸と直交して交わるように設定される。

第２の光フィルター７についても、第１の光フィルター６と同様にＹ軸方向において光ファイバー２の光軸を中心として、光ファイバー２からの光を受ける側の面が斜め下方を向くように角度θだけ傾斜させており、第３のレンズ１２は、レンズの光学的中心である主点が、第２の光フィルター７の受光点における本体部１の取付基準面２６と直交する垂線に対して２θの角度で傾斜する線上に配置され、また第２の受光素子４の受光面４ａも、当該線上に配置される。なお、第２の光フィルター７を傾斜させる角度θも、±１．５°以下の範囲で設定する。

このように、光フィルター６、７が、取付基準面２１及び調整面２２に対し、光ファイバー２の光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることにより、受光面３ａ、４ａにおいて反射する光が、別の方向に反射されて元の方向に戻ることがないので、反射光が光ファイバー２に戻されることもなく、光通信ネットワークにおけるノイズの混入を防止することができる。

なお、反射光が元の方向に戻らないようにするために、受光素子３、４の取付角度を傾斜状とすることも考えられるが、この場合には取付基準面２１または調整面２２を光軸に対して傾斜状とする必要があり、光軸調整が困難となる。本実施形態では、光フィルター６、７をＹ軸方向にのみ傾斜させることにより、従来の構成にほとんど変更を加える必要がなく、また光軸調整も容易に行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図３には、第２の実施形態における光通信モジュールの概要図を示している。第２の実施形態における光通信モジュールの構成は、第１の実施形態の光通信モジュールと概ね同様であり、共通する部分については説明を省略する。第１の実施形態と異なっているのは、本体部１内にレンズ１０〜１２が設けられていないことであり、その代わりに、第１の受光素子３にはレンズ３ｃが備えられており、第２の受光素子４にはレンズ４ｃが備えられている。したがって、光ファイバー２からの光は、発散光のまま受光素子３、４に受光される。なお、第２の光フィルター７と発光素子５の間には第４のレンズ１３が設けられている。

本実施形態においては、第１の光フィルター６と第１の受光素子３の間に、第１の受光素子３で受光する波長帯域の光のみを透過させる第１の波長分離素子１５が配置される。また、第２の光フィルター７と第２の受光素子４の間にも、第２の受光素子４で受光する波長帯域の光のみを透過させる第２の波長分離素子１６が配置される。これらの波長分離素子１５、１６は、多層膜からなるバンドパスフィルターとして構成されている。

図４には、第３のＡ−Ａ断面図を示している。この図に示すように、本実施形態においても、第１の光フィルター６をＹ軸に沿って傾斜状としている。すなわち、第１の光フィルター６は、光ファイバー２の光軸を中心として、光ファイバー２からの光を受ける側の面が斜め下方を向くように角度θだけ傾斜している。これにより、第１の光フィルター６から第１の受光素子３側に向かう光Ｌ１は、本体部１の取付基準面２１と調整面２２の垂線２８に対して２θの傾斜角度を有する。第１の受光素子３の受光面３ａは、第１の光フィルター６の受光点６ａにおける本体部１の取付基準面２１と直交する垂線２８に対して２θの角度で傾斜する線上に配置され、これによって光Ｌ１を確実に受光する。また、図示しないが第２の光フィルター７も同様に傾斜して配置される。

このように、光ファイバー２や受光素子３、４の前にコリメートレンズを設けない場合であっても、光フィルター６、７が、取付基準面２１及び調整面２２に対し、光ファイバー２の光軸を回転中心とした傾斜状に配置されて、光が受光素子３、４に対して傾斜状に入射するようにしたので、受光面３ａ、４ａからの反射光が光ファイバー２に戻ることがなく、光通信ネットワークにおけるノイズの混入を防止することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこれら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。例えば、第１及び第２の実施形態では、受光素子固定部材２０、２５を本体部１の調整面２２に対して光軸調整しつつ固定することとしているが、本体部１と一体的として、取付基準面２１に対して受光素子３、４を固定するだけとしてもよい。この場合には、光フィルター６、７は取付基準面２１に対し光ファイバー２の光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることとなる。

また、光ファイバー２の光軸に対する受光素子３、４の光軸の角度は、垂直なものには限られず、９０°より大きい角度であってもよいし、また小さい角度であってもよい。いずれにしても、光フィルター６、７をＹ軸方向にのみ沿って傾斜させることにより、反射光の戻りを防止することができる。

さらには、第１及び第２の実施形態では、いずれも光ファイバー２からの光を２波長として、第１の受光素子３と第２の受光素子４で各波長毎に受光することとしているが、受光素子が１つの場合であっても、同様に本発明を適用することができる。

１ 本体部
２ 光ファイバー
３ 第１の受光素子
４ 第２の受光素子
５ 発光素子
６ 第１の光フィルター
７ 第２の光フィルター
１４ 取付部
２０ 第１の受光素子固定部材
２１ 取付基準面
２２ 調整面
２５ 第２の受光素子固定部材
２６ 取付基準面
２７ 調整面

Claims (5)

1. 光を送受信する光ファイバーの取付部と、該取付部に取付けられる光ファイバーの光軸と交わる光軸を有する受光素子と、前記光ファイバーからの光を前記受光素子に入射させる光フィルターと、前記取付部を有し前記受光素子及び光フィルターを取付ける本体部を有する光通信モジュールにおいて、
   前記本体部は前記受光素子の光軸に対して所定の位置関係を有し該受光素子を固定する取付基準面を備え、前記光フィルターは前記光ファイバーからの光を前記受光素子に入射させるように、該受光素子の光軸及び光ファイバーの光軸に対して傾斜状に配置されると共に、前記取付基準面に対し前記光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることを特徴とする光通信モジュール。
2. 前記本体部は前記受光素子の取付基準面を調整する調整面を備え、前記光フィルターは前記取付基準面及び調整面に対し前記光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜状に配置されることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
3. 前記取付基準面及び調整面は前記光ファイバーの光軸に対して直交する方向を向いており、前記受光素子の光軸が前記光ファイバーの光軸に対して直交することを特徴とする請求項２記載の光通信モジュール。
4. 前記光フィルターと受光素子の間には、前記光ファイバーからの光を前記受光素子の受光面に結合させるレンズが配置され、前記光フィルターの前記取付基準面に対する光ファイバーの光軸を回転中心とした傾斜角度をθとしたとき、前記光フィルターの受光点において前記取付基準面と直交する線から２θの角度で傾斜する線上に、前記レンズの光学的中心と前記受光素子の受光面中心を配置してなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
5. 前記光ファイバーの光軸上に発光素子が配置され、該発光素子からの光は前記光フィルターを透過して前記光ファイバーに入射することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光通信モジュール。

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