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

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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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