JP2011248210A - 光送受信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】光送受信モジュールにおいて、受信信号光の良好な光アイソレーション特性と、良好な組み立て性と、を得る。
【解決手段】送信信号光を出射する発光素子（半導体レーザ１１２）と、受信信号光を受光する受光素子（半導体受光素子１２２）を有する。発光素子から出射される送信信号光を光伝送路（光ファイバ１７０）側に透過又は反射させ、且つ、光伝送路から出射される受信信号光を受光素子側に反射又は透過させる波長フィルタ１６０を有する。波長フィルタ１６０にて反射又は透過した受信信号光のうち所望の波長帯の光を透過させる波長フィルタ１６１と、波長フィルタ１６０にて反射又は透過した受信信号光を平行光に近づけて波長フィルタ１６１に入射させる平行光化部（コリメートレンズ１８０）を有する。受光素子は、平行光化部と波長フィルタ１６１とをこの順に透過した受信信号光を受光する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光送受信モジュールに関する。

例えば、電話通信などの光加入者系システムでは、双方向通信を行う光ファイバ通信システムが採用されている。光ファイバ通信システムにおいては、発光素子及び受光素子が搭載された光送受信モジュールが用いられる。

近年では、１本の光ファイバの中で互いに波長が異なる複数の信号光を伝播させる波長分割多重方式（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）の導入などよるシステムの大容量化が望まれている。

このため、光送受信モジュールには、所望の波長帯のみを信号光として送信または受信し、その他の不要な波長帯の信号光を遮断することができるような、高い光アイソレーション特性が望まれている。特に、同一光ファイバ内を伝播する信号光の波長の数が増えるほど、信号光どうしの波長間隔が狭くなるため、波長間隔が狭い場合にも、高い光アイソレーション特性が得られることが好ましい。

例えば、特許文献１に記載された光送受信モジュールは、光ファイバの一端が固定される固定部と、光ファイバと対向して配置された発光素子と、発光素子と光ファイバとを結ぶ線分に対して直交する方向へオフセットして配置された受光素子と、発光素子と光ファイバとの間に配置された第１のレンズ及び第１の光学フィルタと、第１の光学フィルタと受光素子との間に配置された第２のレンズ及び第２の光学フィルタと、を有する。
第１の光学フィルタは、光ファイバより供給される受信光を反射し、発光素子が発生する送信光を透過する。一方、第２の光学フィルタは、光ファイバより供給される受信光を透過し、発光素子が発生する送信光を反射する。
発光素子より発せられた送信光は、第１のレンズを介し、第１の光学フィルタを透過して光ファイバに供給される。一方、光ファイバより供給される受信光は、第１の光学フィルタで反射することによってその進路を９０ °変化させられ、第２の光学フィルタに対して垂直に入射し、該第２の光学フィルタを透過し、第２のレンズを介して受光素子に供給される。

また、特許文献２に記載された光送受信モジュールは、送信光を出射する発光素子と、その送信光をコリメートする第１のレンズと、第１のレンズによりコリメートされた光を透過する第１の分波フィルタと、第１の分波フィルタを透過した光を光ファイバの端面で集光する第２のレンズと、光ファイバの端面から出射されて第２のレンズによりコリメートされ、第１の分波フィルタにより反射された受信光を反射する第２の分波フィルタと、第２の分波フィルタにより反射された光を集光する第３のレンズと、第３のレンズにより集光された光を受光する受光素子と、を有する。

特開２００５−２０２１５６号公報 特開平１１−０６４６７３号公報

上述のように、特許文献１の技術では、光ファイバから供給される受信光は、第１の光学フィルタで反射され、第２の光学フィルタを透過する。本発明者が検討した結果、特許文献１の技術には以下のような課題がある。すなわち、光ファイバから供給される受信光は、一定の広がり角度を有する発散光である。このため、詳細は以下に説明するように、第２の光学フィルタとして安価な波長フィルタを用いる場合、良好な光アイソレーション特性（透過波長と遮断波長との分離特性）、すなわち波長の変化に応じて急峻に変化する光アイソレーション特性を得ることが困難である。

図４は所望の波長帯の光を選択的に透過させる波長フィルタの特性を示す模式図であり、波長フィルタに入射する入射光の波長に応じた透過特性の、入射光の広がり角度に対する依存性を示す。図４において、横軸は波長、縦軸は入射光の透過率である。図４に示す３つの曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、波長に応じた透過率を示す曲線、すなわち透過スペクトル曲線である。曲線Ｌ１〜Ｌ３のうち、曲線Ｌ１は入射光が平行光である場合（広がり角度が０度の場合）の特性を示す。また、曲線Ｌ２は入射光の広がり角度が第１の広がり角度（曲線Ｌ１の場合よりも大きい広がり角度）である場合の特性を示す。また、曲線Ｌ３は入射光の広がり角度が、第１の広がり角度よりも大きい第２の広がり角度である場合の特性を示す。

波長フィルタは、該波長フィルタにより遮断される波長が入射光の入射角に応じて異なるという性質を有するとともに、透過スペクトル曲線の急峻性も該入射角に応じて異なるという性質を有する。このため、入射角に応じて、透過波長範囲、並びに、遮断波長範囲が異なる。

光ファイバからの出射光のように一定の広がり角度を有する広がり光が波長フィルタに入射する場合、波長フィルタの特性は、複数の入射角成分での特性が合算された特性となる。このため、図４に示す曲線Ｌ１〜Ｌ３のうち、曲線Ｌ１（平行光、すなわち広がり角０度）の場合に、最も光アイソレーション特性が良好である。逆に、入射光の広がり角度が大きくなるとともに入射角成分が増加するにつれて、光アイソレーション特性が悪くなる。すなわち、光アイソレーション特性は、曲線Ｌ１の場合よりも曲線Ｌ２の場合の方が悪く、曲線Ｌ２の場合よりも曲線Ｌ３の場合の方が更に悪い。

このように、光ファイバからの出射光は一定の広がり角度を有するため、この広がり角度が維持された状態で出射光が波長フィルタに入射する構成では、受信波長と遮断波長との急峻な光アイソレーション特性を実現するフィルタ設計が困難である。

一方、特許文献２の技術では、受信光をコリメートする第２のレンズが光ファイバと第１の分波フィルタとの間に配置されている。本発明者が検討した結果、特許文献２の技術には以下のような課題がある。すなわち、特許文献２の技術では、第２のレンズの配置に依存して、第２のレンズと受光素子との間の各構成要素の配置だけでなく、光ファイバと発光素子との間の各構成要素（第１の分波フィルタ等）の配置までも修正する必要がある。よって、各構成要素の配置の調整に手間がかかる。つまり、光送受信モジュールの組み立て性が良くない。

このように、光送受信モジュールにおいて、安価な（光アイソレーション特性がさほど良くない）波長フィルタを用いた場合でも受信光の良好な光アイソレーション特性を実現するとともに、光送受信モジュールの組み立て性を向上させることは困難だった。

本発明は、送信信号光及び受信信号光が伝播する光伝送路の一端部が固定される伝送路固定部と、
前記送信信号光を出射する発光素子と、
前記受信信号光を受光する受光素子と、
前記発光素子から出射される送信信号光を前記光伝送路側に透過又は反射させ、且つ、前記光伝送路から出射される受信信号光を前記受光素子側に反射又は透過させる第１の波長フィルタと、
前記第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光のうち所望の波長帯の光を選択的に透過させる第２の波長フィルタと、
前記第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光を平行光に近づけて前記第２の波長フィルタに入射させる平行光化部と、
を有し、
前記受光素子は、前記平行光化部と前記第２の波長フィルタとをこの順に透過した受信信号光を受光することを特徴とする光送受信モジュールを提供する。

この光送受信モジュールによれば、第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光を平行光に近づけて第２の波長フィルタに入射させる平行光化部を有し、受光素子は、平行光化部と第２の波長フィルタとをこの順に透過した受信信号光を受光する。よって、第２の波長フィルタは、平行光化部により平行光化された（平行光に近づけられた）受信信号光から所望の波長帯の光を選択的に透過させることができれば良い。このため、第２の波長フィルタに入射される受信信号光が平行光化部を介さない当初の広がり光である場合と比べると、第２の波長フィルタによる良好な光アイソレーション特性を得やすい。すなわち、第２の波長フィルタとして安価な（光アイソレーション特性がさほど良くない）波長フィルタを用いた場合でも、受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に得ることができる。
また、平行光化部は、第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光を平行光化して（平行光に近づけて）第２の波長フィルタに入射させるものであるため、平行光化部は、第１の波長フィルタから受光素子に至る受信信号光の光路において第１の波長フィルタと第２の波長フィルタとの間に配置されている。このため、平行光化部の配置に依存して、発光素子から光ファイバに至る送信信号光の光路上の各構成要素（第１の波長フィルタ等）の配置を調整する必要はない。このため、各構成要素の配置の調整が容易となるので、光送受信モジュールの組み立て性が向上する。
このように、光送受信モジュールにおいて、安価な波長フィルタを用いた場合でも受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に実現できるとともに、光送受信モジュールの組み立て性を向上させることができる。

本発明によれば、光送受信モジュールにおいて、安価な波長フィルタを用いた場合でも受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に実現できるとともに、光送受信モジュールの組み立て性を向上させることができる。

第１の実施形態に係る光送受信モジュールを示す模式的な断面図である。 第２の実施形態に係る光送受信モジュールを示す模式的な断面図である。 第３の実施形態に係る光送受信モジュールを示す模式的な断面図である。 所望の波長帯の光を選択的に透過させる波長フィルタの特性を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る光送受信モジュール１００の構成を示す模式的な断面図である。

本実施形態に係る光送受信モジュール１００は、送信信号光及び受信信号光が伝播する光伝送路（例えば、光ファイバ１７０）の一端部が固定される伝送路固定部（ファイバホルダ１７１）と、送信信号光を出射する発光素子（半導体レーザ１１２）と、受信信号光を受光する受光素子（半導体受光素子１２２）と、発光素子から出射される送信信号光を光伝送路側に透過又は反射させ、且つ、光伝送路から出射される受信信号光を受光素子側に反射又は透過させる第１の波長フィルタ１６０と、第１の波長フィルタ１６０にて反射又は透過した受信信号光のうち所望の波長帯の光を選択的に透過させる第２の波長フィルタ１６１と、第１の波長フィルタ１６０にて反射又は透過した受信信号光を平行光に近づけて第２の波長フィルタ１６１に入射させる平行光化部（例えば、コリメートレンズ１８０）と、を有し、受光素子は、平行光化部と第２の波長フィルタ１６１とをこの順に透過した受信信号光を受光する。以下、詳細に説明する。

光送受信モジュール１００は、ケース１０１と、光ファイバ１７０を保持するファイバホルダ１７１と、を有している。

ここで、光ファイバ１７０の先端部は、フェルール１７３により保持され、光ファイバ１７０の先端面はフェルール１７３の端面に露出している。そして、ファイバホルダ１７１は、フェルール１７３を保持することによって、該フェルール１７３を介して光ファイバ１７０を保持する。

ファイバホルダ１７１は、例えばケース１０１の外面に固定されている。ファイバホルダ１７１は、該ファイバホルダ１７１を貫通する中空１７２が内部に形成された管状のものである。ケース１０１には、該ケース１０１の内外を貫通する孔部１０２がファイバホルダ１７１の中空１７２と同軸上に形成されている。そして、ファイバホルダ１７１の中空１７２内にフェルール１７３を嵌入することにより、このフェルール１７３を介して光ファイバ１７０がファイバホルダ１７１により保持されるようになっている。また、このように光ファイバ１７０が保持された状態において、フェルール１７３の先端部がケース１０１の孔部１０２を介してケース１０１内に入り込み、従って、光ファイバ１７０の先端面がケース１０１内に露出するようになっている。

光送受信モジュール１００は、更に、ケース１０１にそれぞれ固定された発光ユニット１３０及び受光ユニット１４０を有している。

発光ユニット１３０は、例えば、ステム１１０と、半導体レーザ１１２と、レンズ付キャップ１１３と、発光ユニット固定部１１４と、を有している。

ステム１１０は、ステムベース１１５と、ステムベース１１５の一方の面上に形成されたステムブロック１１６と、ステムベース１１５の他方の面から突出する複数のリード１１７と、を有している。ステムベース１１５には半導体レーザ１１２が固定されている。半導体レーザ１１２は、一部のリード１１７と電気的に接続されている。このリード１１７を介して半導体レーザ１１２に所定の電気信号が入力されると、半導体レーザ１１２は、電気信号に応じた送信信号光を出射する。すなわち、半導体レーザ１１２は電気信号を送信信号光に変換し出力する。

レンズ付キャップ１１３は、一端が開放し、他端が閉塞した筒型に形成され、その閉塞した部分には第１のレンズ１１１が固定されている。レンズ付キャップ１１３の開放している部分がステム１１０に固定されることにより、ステム１１０上の半導体レーザ１１２がレンズ付キャップ１１３により封止されている。

発光ユニット固定部１１４は、レンズ付キャップ１１３の周囲に固定されている。

この発光ユニット１３０は、半導体レーザ１１２からの送信信号光の出射方向が光ファイバ１７０側（つまりファイバホルダ１７１側）を向くように配置されている。具体的には、例えば、ケース１０１の１つの面に形成された取付孔１０３を介して発光ユニット１３０のレンズ付キャップ１１３の一部分（第１のレンズ１１１側の部分）をケース１０１内に入り込ませた状態で、発光ユニット１３０が発光ユニット固定部１１４を介してケース１０１に固定されている。

つまり、第１のレンズ１１１は半導体レーザ１１２と一体化された状態で、光送受信モジュール１００のケース１０１に固定されている。

半導体レーザ１１２から光ファイバ１７０に至る送信信号光の光路上には、第１のレンズ１１１と第１の波長フィルタ１６０とがこの順に配置されている。より具体的には、例えば、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間（半導体レーザ１１２とファイバホルダ１７１との間）には、第１のレンズ１１１と第１の波長フィルタ１６０とがこの順に同軸上に配置されている。なお、第１のレンズ１１１及び第１の波長フィルタ１６０は、それぞれケース１０１に固定されている。

第１の波長フィルタ１６０は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を光ファイバ１７０側に透過させ、且つ、光ファイバ１７０から出射される受信信号光を半導体受光素子１２２側に反射させる。

第１のレンズ１１１は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を集光し、第１の波長フィルタ１６０を介して光ファイバ１７０に結合させる。

受光ユニット１４０は、例えば、ステム１２０と、半導体受光素子１２２と、平窓キャップ１４３と、受光ユニット固定部１２４と、を有している。

ステム１２０は、ステムベース１２５と、ステムベース１２５の一方の面から突出する複数のリード１２７と、を有している。ステムベース１２５の他方の面には半導体受光素子１２２が固定されている。半導体受光素子１２２は、一部のリード１２７と電気的に接続されている。半導体受光素子１２２が受信信号光を受光すると、半導体受光素子１２２は、受信信号光に応じた電気信号をリード１２７を介して出力する。すなわち、半導体受光素子１２２は受信信号光を電気信号に変換し出力する。

平窓キャップ１４３は、一端が開放し、他端が閉塞した筒型に形成され、その閉塞した部分には受信信号光を透過させる平窓（例えばガラス窓）１４１が固定されている。平窓キャップ１４３の開放している部分がステム１２０に固定されることにより、ステム１２０上の半導体受光素子１２２が平窓キャップ１４３により封止されている。

受光ユニット固定部１２４は、平窓キャップ１４３の周囲に固定されている。

半導体受光素子１２２は、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０とを結ぶ線分に対して交差する方向（具体的には、例えば、直交する方向）にオフセットされた位置に配置されている。そして、受光ユニット１４０は、半導体受光素子１２２の受光面（受信信号光を受光する面）が第１の波長フィルタ１６０側を向くように配置されている。具体的には、例えば、ケース１０１の他の面（例えば、取付孔１０３が形成された面に対して直交する面）に形成された取付孔１０４を介して受光ユニット１４０の平窓キャップ１４３の一部分（平窓１４１側の部分）をケース１０１内に入り込ませた状態で、受光ユニット１４０が受光ユニット固定部１２４を介してケース１０１に固定されている。

第１の波長フィルタ１６０から半導体受光素子１２２に至る受信信号光の光路上には、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、第２のレンズ１２１と、がこの順に配置されている。より具体的には、例えば、第１の波長フィルタ１６０と半導体受光素子１２２との間には、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、第２のレンズ１２１と、がこの順に同軸上に配置されている。なお、コリメートレンズ１８０、第２の波長フィルタ１６１、及び、第２のレンズ１２１は、それぞれケース１０１に固定されている。

コリメートレンズ１８０は、第１の波長フィルタ１６０にて反射した受信信号光を平行光に近づくように変換し（平行光化し）、第２の波長フィルタ１６１に入射させる。

ここで、コリメートレンズ１８０は、第１の波長フィルタ１６０にて反射した受信信号光を僅かでも平行光に近づけることができるものであれば良いが、好ましくは、受信信号光の広がり角（或いは狭まり角）が±３°の範囲内となるように、受信信号光を平行光化するものであることが好ましい。

第２の波長フィルタ１６１は、第１の波長フィルタ１６０にて反射し、コリメートレンズ１８０により平行光化された受信信号光のうち所望の波長帯の光を選択的に透過させる。

第２のレンズ１２１は、第２の波長フィルタ１６１を透過した受信信号光を集光し、半導体受光素子１２２の受光面に結合させる。

従って、半導体受光素子１２２は、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、第２のレンズ１２１と、をこの順に透過した受信信号光を受光する。

第１及び第２の波長フィルタ１６０、１６１は、それぞれ多層膜で構成され、それぞれ平板な形状である。

本実施形態の場合、第１の波長フィルタ１６０は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を光ファイバ１７０側に透過させ、且つ、光ファイバ１７０から出射される受信信号光を半導体受光素子１２２側に反射（例えば向きが９０度変わるように反射）させるものである。このため、第１の波長フィルタ１６０は、光ファイバ１７０の光軸の延長線に対して傾斜して（具体的には例えば４５度傾斜して）配置されている。

ここで、送信信号光の波長は例えば１．３１μｍ帯であるのに対して、受信信号光の波長はシステムによって、例えば１．４９μｍ帯、１．５５μｍ帯又は１．５７μｍ帯が用いられる。従って、光送受信モジュール１００へは複数の波長帯の光信号が入ってくることがある。

第１の波長フィルタ１６０は、送信信号光と受信信号光とを分離することができればよいため、光アイソレーションは比較的広い波長間隔で行うことができれば良い。具体的には、例えば、第１の波長フィルタ１６０は、光ファイバ１７０から出射される光のうち、例えば、１．３１μｍ帯の光信号は透過し、１．４９μｍ帯、１．５５μｍ帯及び１．５７μｍ帯の光信号は半導体受光素子１２２側に反射させる。このように、第１の波長フィルタ１６０は、光ファイバ１７０から出射される光から、送信信号光の波長帯の光と、受信信号光の波長帯の光とを分離し、受信信号光の波長帯の光を選択的に反射させる。

一方、第２の波長フィルタ１６１は、所望の受信信号光の波長帯を選択的に透過させ、その他の波長帯の光信号を遮断するためのものであるため、第２の波長フィルタ１６１においては第１の波長フィルタ１６０よりも狭い波長間隔で高い光アイソレーションを行うことが求められる。すなわち、第２の波長フィルタ１６１は、第１の波長フィルタ１６０により分離された受信信号光の波長帯の光から、何れか所望の波長帯の光（例えば、１．４９μｍ帯、１．５５μｍ帯及び１．５７μｍ帯のうちの何れか１つの波長帯の光）は透過させ、その他の波長帯の光は遮断する。このように、第２の波長フィルタ１６１は、第１の波長フィルタ１６０により分離された受信信号光から、所望の波長帯の光と、その他の不要な波長帯の光とを分離し、所望の波長帯の光を選択的に透過させる。

次に、動作を説明する。

先ず、半導体レーザ１１２は、リード１１７から入力される電気信号に応じた送信信号光を出射する。半導体レーザ１１２から出射された送信信号光は、第１のレンズ１１１により集光された後に、第１の波長フィルタ１６０に入射し、この第１の波長フィルタ１６０を透過して、光ファイバ１７０の端面に結合し、該光ファイバ１７０を伝播する（つまり光ファイバ１７０を介して送信される）。

一方、光ファイバ１７０を伝播してきた受信信号光は、光ファイバ１７０の先端面から出射される。この出射された受信信号光は、第１の波長フィルタ１６０により半導体受光素子１２２側に反射され、先ず、コリメートレンズ１８０に入射する。そして、この受信信号光は、コリメートレンズ１８０により平行光化された後に、第２の波長フィルタ１６１に入射する。第２の波長フィルタ１６１は、この受信信号光から、所望の波長帯（例えば、上述の１．４９μｍ帯、１．５５μｍ帯又は１．５７μｍ帯のうちの何れか１つの波長帯）の光を選択的に透過させ、その他の不要な波長帯の信号光を遮断する。そして、第２の波長フィルタ１６１を透過した所望の波長帯の受信信号光は、第２のレンズ１２１により集光された後に、半導体受光素子１２２の受光面に結合する（半導体受光素子１２２により受光される）。半導体受光素子１２２は、受光した受光信号光に応じた電気信号を生成し、該電気信号をリード１２７を介して出力する。

ここで、第２の波長フィルタ１６１には、コリメートレンズ１８０により平行光化された受信信号光が入射するため、第２の波長フィルタ１６１においては、高い光アイソレーション特性が得られる。すなわち、第２の波長フィルタ１６１として安価な（本来、光アイソレーション特性がさほど良くない）波長フィルタを用いた場合でも、受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に得ることができる。例えば、図４に示される曲線Ｌ１のような光アイソレーション特性を得ることができる。

以上のような第１の実施形態によれば、光送受信モジュール１００は、第１の波長フィルタ１６０にて反射した受信信号光を平行光に近づけて第２の波長フィルタ１６１に入射させるコリメートレンズ１８０を有し、半導体受光素子１２２は、コリメートレンズ１８０と第２の波長フィルタ１６１とをこの順に透過した受信信号光を受光する。よって、第２の波長フィルタ１６１は、コリメートレンズ１８０により平行光化された（平行光に近づけられた）受信信号光から所望の波長帯の光を選択的に透過させることができれば良い。このため、第２の波長フィルタ１６１に入射される受信信号光が平行光化部を介さず当初の広がり角度を持つ広がり光である場合と比べると、第２の波長フィルタ１６１による良好な光アイソレーション特性を得やすい。すなわち、第２の波長フィルタ１６１として安価な波長フィルタを用いた場合でも、受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に得ることができる。

また、コリメートレンズ１８０は、第１の波長フィルタ１６０にて反射した受信信号光を平行光化して（平行光に近づけて）第２の波長フィルタ１６１に入射させるものであるため、該コリメートレンズ１８０は、第１の波長フィルタ１６０から半導体受光素子１２２に至る受信信号光の光路において第１の波長フィルタ１６０と第２の波長フィルタ１６１との間に配置されている。このため、コリメートレンズ１８０の配置に依存して、半導体レーザ１１２から光ファイバ１７０に至る送信信号光の光路上の各構成要素（第１の波長フィルタ１６０及び第１のレンズ１１１）の配置は調整する必要がない。このため、各構成要素の配置の調整が容易となるので、光送受信モジュール１００の組み立て性が向上する。

より具体的には、第１の波長フィルタ１６０から半導体受光素子１２２に至る受信信号光の光路のみが２つのレンズ（コリメートレンズ１８０及び第２のレンズ１２１）を有する平行光光学系であり、半導体レーザ１１２から光ファイバ１７０に至る送信信号光の光路は１つのレンズ（第１のレンズ１１１）を有する集光光学系である。このため、半導体レーザ１１２から光ファイバ１７０に至る送信信号光の光路における部品点数、並びに、それら部品の組立工数を削減でき、光送受信モジュールの組立性が向上する。

そして、このように光送受信モジュールの組立性が向上する結果、光送受信モジュールの製造コストを低減することができる。

このように、本実施形態によれば、安価な波長フィルタを用いた場合でも受信信号光の良好な光アイソレーション特性を容易に実現できるとともに、光送受信モジュールの組み立て性を向上させることができる。

なお、特許文献２の技術では、光ファイバから出射される受信光をコリメートする第２のレンズが、発光素子と光ファイバとの間に配置されている。このため、発光素子からの出射光並びに光ファイバからの出射光がそれぞれ平行光化されるため、これら出射光を光ファイバ又は受光素子に結合させるために第２のレンズを高精度に調整する必要があると考えられる。特許文献２の技術における具体的な調整及び組み立ての手順は例えば以下のようになると考えられる。先ず、光ファイバを固定する。次に、光ファイバからの出射光が平行光となるように、第２のレンズの位置を光軸に対して直交する方向において調整するとともに、該出射光の焦点位置を合わせるために、光軸方向においても第２のレンズの位置を調整する。次に、第１及び第２の分波フィルタを光軸上に配置する。次に、第３のレンズを光軸に対して直交する方向において位置調整した後で固定する。次に、受光素子の位置を光軸方向で調整し、平行光化された光が受光素子に結合する位置で該受光素子を固定する。次に、第１のレンズを光軸に対して直交する方向にて位置調整した後で固定する。次に、発光素子の位置を光軸方向で調整し、平行光化された光が光ファイバに結合する位置で該発光素子を固定する。また、発光素子とレンズとの距離、並びに、受光素子とレンズとの距離は、光ファイバとレンズとの距離に依存して高精度に調整を行う必要がある。このため、発光素子および受光素子を搭載したケースは、素子（発光素子又は受光素子）とレンズとの距離が予め固定されるレンズ付キャップを用いて封止することができない。このため、平窓キャップを用いて封止されたケースを組み立てた後に、レンズと素子を搭載したケースとを別々に調整する必要がある。よって、特許文献２の技術では部材点数及び組立工数が多くなるという課題がある。

これに対し、本実施形態では、光ファイバ１７０からの出射光を平行光化するためのレンズが、光ファイバ１７０と第１の波長フィルタ１６０との間ではなく、第１の波長フィルタ１６０と第２の波長フィルタ１６１との間に配置されている。これにより、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間は平行光光学系とする必要がなくなる。
なお、第１の波長フィルタ１６０は、送信信号光と受信信号光との広い波長間隔の２つの信号帯を分離できればよいため、第１の波長フィルタ１６０には波長に対し急峻な光アイソレーション特性は要求されない。このため、第１の波長フィルタ１６０に入射する光は平行光化されている必要がない。
よって、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間は、集光光学系で良いため、これらの間には、半導体レーザ１１２からの出射光を結合させるレンズが１つあればよい（第１のレンズ１１１があれば良い）。
従って、本実施形態の場合、特許文献２の技術とは異なり、半導体レーザ１１２からの出射光を平行光化するとともに、平行光を光ファイバ１７０に結合させるための組立及び調整を行う必要がないので、光送受信モジュール１００の組立工数を低減できる。

本実施形態の場合、具体的な調整及び組み立ては例えば以下のように行うことができる。先ず、光ファイバ１７０を固定する。次に、第１の波長フィルタ１６０で反射された受信信号光を平行光化するためにコリメートレンズ１８０の位置を光軸に対して直交において調整するとともに、焦点距離を調整するためにコリメートレンズ１８０の位置を光軸方向において調整する。次に、第２の波長フィルタ１６１を光軸上に配置する。次に、第２のレンズ１２１の位置を光軸に対して直交する方向において調整し、該第２のレンズ１２１を固定する。次に、半導体受光素子１２２が搭載された受光ユニット１４０の位置を光軸方向において調整し、平行光化された光が半導体受光素子１２２に結合する位置で受光ユニット１４０をケース１０１に固定する。一方、発光ユニット１３０は、半導体レーザ１１２からの出射光が光ファイバに結合されるように第１のレンズ１１１の焦点距離が調整された位置でケース１０１に固定する。なお、第１のレンズ１１１は集光レンズであるため、半導体レーザ１１２が搭載される発光ユニット１３０のキャップとしては、レンズ付キャップ１１３を用いることができる。つまり、第１のレンズ１１１は予め半導体レーザ１１２と一体化された状態で、ケース１０１に固定することができる。このため、ステム１１０（半導体レーザ１１２）と第１のレンズ１１１とを個別に調整する必要がないので、調整すべき部材点数および組立工数を低減できる。

このように、本実施形態では、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間が集光光学系であるため、この光学系における各構成要素の位置調整が容易となる。しかも、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間が集光光学系であることにより、半導体レーザ１１２が搭載されたステム１１０をレンズ付キャップ１１３により封止することができるので、ステム１１０と第１のレンズ１１１とを個別に調整する必要がないので、調整すべき部材点数および組立工数を低減できる。

また、本実施形態では、半導体レーザ１１２は、送信信号光の出射方向が光ファイバ１７０側を向くように配置され、第１の波長フィルタ１６０は半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０との間に配置されている。また、半導体受光素子１２２は、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０とを結ぶ線分に対して交差する方向にオフセットされた位置に配置されている。また、第１の波長フィルタ１６０と半導体受光素子１２２との間に、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、がこの順に配置されている。そして、第１の波長フィルタ１６０は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を光ファイバ１７０側に透過させ、且つ、光ファイバ１７０から出射される受信信号光を半導体受光素子１２２側に反射させる。これらの構成により、光ファイバ１７０の光軸の延長線の方向に、コリメートレンズ１８０及び第２の波長フィルタ１６１を配置する必要がなくなるので、当該方向におけるケース１０１の寸法を後述する第２の実施形態と比べて小型化することができる。

〔第２の実施形態〕
図２は第２の実施形態に係る光送受信モジュール２００の構成を示す模式的な断面図である。

第２の実施形態に係る光送受信モジュール２００は、以下に説明する点でのみ第１の実施形態に係る光送受信モジュール１００と相違し、その他の点では光送受信モジュール１００と同様に構成されている。

上記の第１の実施形態では、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０とが対向して配置されている例を説明したが、本実施形態の場合、図２に示すように、半導体受光素子１２２の受光面と光ファイバ１７０とが対向して配置されている。

また、本実施形態の場合、半導体受光素子１２２と光ファイバ１７０とを結ぶ線分に対して交差（例えば直交）する方向にオフセットされた位置に、半導体レーザ１１２が配置されている。そして、半導体レーザ１１２は、該半導体レーザ１１２からの出射光の向きが第１の波長フィルタ１６０側を向くように配置されている。

すなわち、本実施形態の場合、第１の実施形態と比べて、発光ユニット１３０と受光ユニット１４０との配置を入れ替えた構成となっている。

更に、半導体受光素子１２２の配置の変更に伴い、コリメートレンズ１８０、第２の波長フィルタ１６１及び第２のレンズ１２１の配置も変更されている。すなわち、本実施形態の場合、光ファイバ１７０と半導体受光素子１２２との間に、第１の波長フィルタ１６０、コリメートレンズ１８０、第２の波長フィルタ１６１及び第２のレンズ１２１がこの順に同軸上に配置されている。

本実施形態の場合、第１の波長フィルタ１６０は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を光ファイバ１７０側に反射させ、且つ、光ファイバ１７０から出射される受信信号光を半導体受光素子１２２側に透過させる。このように、本実施形態では、第１の実施形態とは半導体レーザ１１２と半導体受光素子１２２との配置が入れ替わっているため、第１の波長フィルタ１６０が透過させる波長帯と反射させる波長帯とが入れ替わっている。

以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

また、本実施形態では、半導体受光素子１２２は、受信信号光を受光する受光面が光ファイバ１７０側を向くように配置され、第１の波長フィルタ１６０は半導体受光素子１２２と光ファイバ１７０との間に配置されている。また、半導体レーザ１１２は、半導体受光素子１２２と光ファイバ１７０とを結ぶ線分に対して交差する方向にオフセットされた位置に配置されている。また、第１の波長フィルタ１６０と半導体受光素子１２２との間に、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、がこの順に配置されている。そして、第１の波長フィルタ１６０は、半導体レーザ１１２から出射される送信信号光を光ファイバ１７０側に反射させ、且つ、光ファイバ１７０から出射される受信信号光を半導体受光素子１２２側に透過させる。これらの構成により、光ファイバ１７０の光軸の延長線に対して直交する方向に、コリメートレンズ１８０及び第２の波長フィルタ１６１を配置する必要がなくなるので、当該方向におけるケース１０１の寸法を第１の実施形態と比べて小型化することができる。

〔第３の実施形態〕
図３は第３の実施形態に係る光送受信モジュール３００の構成を示す模式的な断面図である。

第３の実施形態に係る光送受信モジュール３００は、以下に説明する点でのみ第１の実施形態に係る光送受信モジュール１００と相違し、その他の点では光送受信モジュール１００と同様に構成されている。

図３に示すように、本実施形態の場合、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、第２のレンズ１２１と、が一体化されて、光学ユニット１９０を構成している。そして、この光学ユニット１９０がケース１０１に固定されている。

以上のような第３の実施形態によれば、コリメートレンズ１８０と、第２の波長フィルタ１６１と、第２のレンズ１２１とが、相互に一体化された状態で、光送受信モジュール３００のケース１０１に固定されている。よって、ケース１０１内の構成要素の位置調整の回数を低減できる。
さらに、コリメートレンズ１８０と第２の波長フィルタ１６１との間、並びに、第２の波長フィルタ１６１と第２のレンズ１２１との間に、間隔を設ける必要がないので、半導体レーザ１１２と光ファイバ１７０とを結ぶ光路に対して直交する方向におけるケース１０１の寸法を小さくすることができる。

なお、第３の実施形態では、第１の実施形態に係る光送受信モジュール１００のコリメートレンズ１８０、第２の波長フィルタ１６１及び第２のレンズ１２１を一体化した例を説明したが、同様に、第２の実施形態に係る光送受信モジュール２００のコリメートレンズ１８０、第２の波長フィルタ１６１及び第２のレンズ１２１を一体化しても良い。

１００ 光送受信モジュール
１０１ ケース
１０２ 孔部
１０３ 取付孔
１０４ 取付孔
１１０ ステム
１１１ 第１のレンズ
１１２ 半導体レーザ（発光素子）
１１３ レンズ付キャップ
１１４ 発光ユニット固定部
１１５ ステムベース
１１６ ステムブロック
１１７ リード
１２０ ステム
１２１ 第２のレンズ
１２２ 半導体受光素子（受光素子）
１２４ 受光ユニット固定部
１２５ ステムベース
１２７ リード
１３０ 発光ユニット
１４０ 受光ユニット
１４１ 平窓
１４３ 平窓キャップ
１６０ 第１の波長フィルタ
１６１ 第２の波長フィルタ
１７０ 光ファイバ（光伝送路）
１７１ ファイバホルダ
１７２ 中空
１７３ フェルール
１８０ コリメートレンズ（平行光化部）
１９０ 光学ユニット
２００ 光送受信モジュール
３００ 光送受信モジュール
Ｌ１ 曲線
Ｌ２ 曲線
Ｌ３ 曲線

Claims (7)

1. 送信信号光及び受信信号光が伝播する光伝送路の一端部が固定される伝送路固定部と、
   前記送信信号光を出射する発光素子と、
   前記受信信号光を受光する受光素子と、
   前記発光素子から出射される送信信号光を前記光伝送路側に透過又は反射させ、且つ、前記光伝送路から出射される受信信号光を前記受光素子側に反射又は透過させる第１の波長フィルタと、
   前記第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光のうち所望の波長帯の光を選択的に透過させる第２の波長フィルタと、
   前記第１の波長フィルタにて反射又は透過した受信信号光を平行光に近づけて前記第２の波長フィルタに入射させる平行光化部と、
   を有し、
   前記受光素子は、前記平行光化部と前記第２の波長フィルタとをこの順に透過した受信信号光を受光することを特徴とする光送受信モジュール。
2. 前記発光素子は、前記送信信号光の出射方向が前記光伝送路側を向くように配置され、
   前記第１の波長フィルタは前記発光素子と前記光伝送路との間に配置され、
   前記受光素子は、前記発光素子と前記光伝送路とを結ぶ線分に対して交差する方向にオフセットされた位置に配置され、
   前記第１の波長フィルタと前記受光素子との間に、前記平行光化部と、前記第２の波長フィルタと、がこの順に配置され、
   前記第１の波長フィルタは、前記発光素子から出射される送信信号光を前記光伝送路側に透過させ、且つ、前記光伝送路から出射される受信信号光を前記受光素子側に反射させることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
3. 前記受光素子は、前記受信信号光を受光する受光面が前記光伝送路側を向くように配置され、
   前記第１の波長フィルタは前記受光素子と前記光伝送路との間に配置され、
   前記発光素子は、前記受光素子と前記光伝送路とを結ぶ線分に対して交差する方向にオフセットされた位置に配置され、
   前記第１の波長フィルタと前記受光素子との間に、前記平行光化部と、前記第２の波長フィルタと、がこの順に配置され、
   前記第１の波長フィルタは、前記発光素子から出射される送信信号光を前記光伝送路側に反射させ、且つ、前記光伝送路から出射される受信信号光を前記受光素子側に透過させることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
4. 前記平行光化部はコリメートレンズであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光送受信モジュール。
5. 前記発光素子から出射される送信信号光を集光し、前記第１の波長フィルタを介して前記光伝送路に結合させる第１のレンズを更に有していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光送受信モジュール。
6. 前記第１のレンズは前記発光素子と一体化された状態で、当該光送受信モジュールのケースに固定されていることを特徴とする請求項５に記載の光送受信モジュール。
7. 前記第２の波長フィルタを透過した受信信号光を集光し、前記受光素子に結合させる第２のレンズを更に有し、
   前記平行光化部と、前記第２の波長フィルタと、前記第２のレンズとは、相互に一体化された状態で、当該光送受信モジュールのケースに固定されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の光送受信モジュール。

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