JP2013061587A - Beam splitter and optical communication module using the same - Google Patents

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Kazuhiro Yonetani
和弘 米谷
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a beam splitter that can properly set a branch ratio to branch incident light into transmitted light and reflected light by a simple configuration, and to provide an optical communication module using the same.SOLUTION: A beam splitter 1 that branches incident light into transmitted light and reflected light includes a reflection surface 11 inclined at an angle larger than a critical angle with respect to the optical axis of the incident light, and a transmission surface 12 transmitting a part of the incident light. The transmission surface 12 has the incident angle of a Brewster angle or smaller with respect to the optical axis of the incident light, and is formed on a part of the reflection surface 11.

Description

本発明は、ビームスプリッタ及びそれを用いた光通信モジュールに関し、特に簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能なビームスプリッタ及びそれを用いた光通信モジュールに関する。   The present invention relates to a beam splitter and an optical communication module using the beam splitter, and more particularly a beam splitter capable of appropriately setting a branching ratio and branching incident light into transmitted light and reflected light with a simple configuration. The present invention relates to an optical communication module using the above.

インターネットやデータ通信の拡大に伴い、光ファイバにより信号を伝送する光通信システムが広く普及している。光通信システムにおいて用いられる光通信モジュールは、光源としての半導体レーザ、伝送媒体としての光ファイバ、及びコリメータレンズや集光レンズ等の光学素子を有して構成されている。光通信モジュールにおいて、半導体レーザから出射された光は、コリメータレンズや集光レンズ等の光学素子を透過して、高い結合効率で光ファイバの端面に結合される。   With the expansion of the Internet and data communication, optical communication systems that transmit signals using optical fibers have become widespread. An optical communication module used in an optical communication system includes a semiconductor laser as a light source, an optical fiber as a transmission medium, and optical elements such as a collimator lens and a condenser lens. In the optical communication module, light emitted from the semiconductor laser passes through optical elements such as a collimator lens and a condenser lens, and is coupled to the end face of the optical fiber with high coupling efficiency.

半導体レーザから出射される光は、使用環境の温度変化や経年劣化の影響により波長が変化することが知られている。この波長変動により、光通信モジュールで伝送される複数の信号間で干渉が生じて受信感度が低下するおそれがある。これを防ぐため、伝送経路の途中に光分岐素子としてビームスプリッタを挿入して、半導体レーザからの光を光ファイバに受光させるとともに、半導体レーザからの光の一部を分岐させて波長変動をモニタリングしている。波長変動をモニタリングすることにより、例えば半導体レーザの温度や駆動電流を調整して出射光の波長を適宜制御する事ができる。このようなビームスプリッタを用いた光通信モジュールは、特許文献1及び特許文献2に開示されている。   It is known that the wavelength of light emitted from a semiconductor laser changes due to the temperature change of the usage environment and the influence of aging. This wavelength variation may cause interference between a plurality of signals transmitted by the optical communication module and reduce the reception sensitivity. To prevent this, a beam splitter is inserted as an optical branching element in the middle of the transmission path so that the light from the semiconductor laser is received by the optical fiber and a part of the light from the semiconductor laser is branched to monitor wavelength fluctuations. doing. By monitoring the wavelength variation, for example, the temperature of the semiconductor laser and the drive current can be adjusted to appropriately control the wavelength of the emitted light. An optical communication module using such a beam splitter is disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2.

図10には光通信モジュールに用いられる従来例のビームスプリッタ101を示す。図10に示すように、従来例のビームスプリッタ101は45°の傾斜面を有する2つの三角柱形状のプリズム110a、110bを有して構成されており、互いの傾斜面が接着剤層109を介して貼り合わされている。このような構成のビームスプリッタ101は、特許文献3に開示されている。   FIG. 10 shows a conventional beam splitter 101 used in an optical communication module. As shown in FIG. 10, the conventional beam splitter 101 includes two triangular prisms 110 a and 110 b having an inclined surface of 45 °, and the inclined surfaces of the prism splitters 110 a and 110 b are interposed via an adhesive layer 109. Are pasted together. The beam splitter 101 having such a configuration is disclosed in Patent Document 3.

図10に示す従来のビームスプリッタ101において、X1方向から入射光が入射された場合、2つの三角柱状のプリズム110a、110bの貼り合わされた傾斜面どうしの界面において、X2方向へ透過する透過光と、Z1方向へ反射される反射光とに分岐される。特許文献1に記載されているように、透過光と反射光とは通常約50%ずつに分岐されて光ファイバやフォトダイオードへと伝達される。   In the conventional beam splitter 101 shown in FIG. 10, when incident light is incident from the X1 direction, transmitted light transmitted in the X2 direction at the interface between the inclined surfaces where the two triangular prisms 110a and 110b are bonded together And the reflected light reflected in the Z1 direction. As described in Patent Document 1, transmitted light and reflected light are usually branched by about 50% and transmitted to an optical fiber or a photodiode.

特開平5−60937号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-60937 特開平10−079551号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-079551 特開2009−244201号公報JP 2009-244201 A

光通信モジュールにおいては、通常、光ファイバに受光される光信号よりも小さい強度の光で波長モニタリングが可能であり、例えば、半導体レーザの出射光の10〜20%程度の光強度があればモニタリングが可能となる。しかし、特許文献1に示されるように、ビームスプリッタ101を用いて半導体レーザからの光を分岐する場合、半導体レーザの出射光の約50%が波長モニタリングのためにフォトダイオードへと分岐される。この分岐された光は、光ファイバに受光されないため信号の伝送には寄与しない。したがって、従来例のビームスプリッタ101を用いた光通信モジュールにおいて、反射光と透過光とが約50%ずつに分岐されると、光通信に寄与しない光が増大するとともに光ファイバに受光される光の強度が低下して信号の品質が劣化するおそれがある。   In an optical communication module, wavelength monitoring is usually possible with light having an intensity smaller than that of an optical signal received by an optical fiber. For example, if there is a light intensity of about 10 to 20% of light emitted from a semiconductor laser, monitoring is possible. Is possible. However, as shown in Patent Document 1, when the light from the semiconductor laser is branched using the beam splitter 101, about 50% of the emitted light from the semiconductor laser is branched to the photodiode for wavelength monitoring. Since the branched light is not received by the optical fiber, it does not contribute to signal transmission. Therefore, in the optical communication module using the conventional beam splitter 101, when the reflected light and the transmitted light are branched by about 50%, the light not contributing to the optical communication increases and the light received by the optical fiber. There is a risk that the signal quality will deteriorate due to a decrease in the signal strength.

また、従来のビームスプリッタ101で光の分岐比を調整するためには、2つのプリズム110a、110bの傾斜面の一方に誘電体層や金属層からなる多層膜を形成する必要がある。誘電体層や金属層からなる多層膜を形成する場合、誘電率の異なる複数の材料を用いて分岐比に応じて多層膜の各膜厚や構成を設計する必要があり、積層数が数十層に及ぶ場合もあるため、製造コストが増大する。さらに、接着剤層109の厚みによっても分岐比が変化してしまうため、接着剤層109の厚みの精度が厳密に要求される。また、プリズム110a、110b間の多層膜や接着剤層109において多重反射や光吸収が生じて、光効率が低下するという課題も生じる。したがって、従来の構成のビームスプリッタ101においては、透過光と反射光との分岐比を適切に分岐することが困難であった。   In order to adjust the light branching ratio with the conventional beam splitter 101, it is necessary to form a multilayer film made of a dielectric layer or a metal layer on one of the inclined surfaces of the two prisms 110a and 110b. When forming a multilayer film made of a dielectric layer or a metal layer, it is necessary to design each film thickness and configuration of the multilayer film according to the branching ratio using a plurality of materials having different dielectric constants, and the number of stacked layers is several tens. Manufacturing costs increase because they may extend to layers. Furthermore, since the branching ratio changes depending on the thickness of the adhesive layer 109, the thickness accuracy of the adhesive layer 109 is strictly required. In addition, multiple reflection and light absorption occur in the multilayer film between the prisms 110a and 110b and the adhesive layer 109, resulting in a problem that the light efficiency is lowered. Therefore, in the beam splitter 101 having the conventional configuration, it is difficult to appropriately branch the branching ratio between the transmitted light and the reflected light.

本発明は、上記課題を解決し、簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能なビームスプリッタ及びそれを用いた光通信モジュールを提供することを目的とする。   The present invention provides a beam splitter capable of solving the above-mentioned problems and branching incident light into transmitted light and reflected light with a simple configuration by appropriately setting a branching ratio and an optical communication module using the same. The purpose is to provide.

本発明のビームスプリッタは、入射光の光軸に対して臨界角より大きい角度で傾斜して形成された反射面と、前記入射光の一部を透過させる透過面と、を有し、前記透過面は、入射光の光軸に対してブリュースタ角以下の傾斜角を有して前記反射面の一部に設けられていることを特徴とする。   The beam splitter of the present invention has a reflection surface formed to be inclined at an angle larger than a critical angle with respect to an optical axis of incident light, and a transmission surface that transmits a part of the incident light, and the transmission The surface is provided on a part of the reflecting surface with an inclination angle equal to or less than the Brewster angle with respect to the optical axis of incident light.

本発明によれば、ビームスプリッタに入射する入射光は臨界角より大きい傾斜角を有する反射面で全反射される。また、入射光の一部は、ブリュースタ角以下の傾斜角を有する透過面を透過する。透過光と反射光との分岐比は、誘電体層や金属膜層からなる多層膜を設けることなく、透過面と反射面との面積比率を変更することにより容易に設定することができ、また、入射光の強度分布に対する透過面の位置を変更することによっても設定することができる。したがって、本発明のビームスプリッタによれば、簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能となる。   According to the present invention, the incident light incident on the beam splitter is totally reflected by the reflecting surface having an inclination angle larger than the critical angle. Part of the incident light is transmitted through a transmission surface having an inclination angle equal to or smaller than the Brewster angle. The branching ratio between the transmitted light and the reflected light can be easily set by changing the area ratio between the transmissive surface and the reflective surface without providing a multilayer film made of a dielectric layer or a metal film layer. It can also be set by changing the position of the transmission surface with respect to the intensity distribution of the incident light. Therefore, according to the beam splitter of the present invention, it is possible to branch incident light into transmitted light and reflected light with a simple configuration by appropriately setting a branching ratio.

本発明のビームスプリッタは、プリズムを有して構成されており、前記反射面及び前記透過面は前記プリズムと一体に形成されていることが好ましい。これによれば、2つのプリズムを用意して接着剤層を介して貼り合わせることなく、反射面と透過面とが1つのプリズムで形成されているため製造コストを低減することができる。また、誘電体層や金属膜層からなる多層膜及び接着剤層での多重反射や光吸収を低減して、効率よく入射光を反射光と透過光とに分岐させることができる。   The beam splitter of the present invention is preferably configured to have a prism, and the reflection surface and the transmission surface are preferably formed integrally with the prism. According to this, since the reflecting surface and the transmitting surface are formed by one prism without preparing two prisms and bonding them through the adhesive layer, the manufacturing cost can be reduced. Further, it is possible to reduce the multiple reflection and light absorption in the multilayer film and adhesive layer made of the dielectric layer and the metal film layer, and to efficiently split the incident light into the reflected light and the transmitted light.

前記透過面には反射防止膜が形成されていることが好ましい。こうすれば、入射光が透過面で反射されて、半導体レーザ等の光源方向に戻ってしまうことを防ぐことができるため、光損失を抑制することが可能である。   It is preferable that an antireflection film is formed on the transmission surface. In this way, it is possible to prevent incident light from being reflected by the transmission surface and returning to the direction of the light source such as a semiconductor laser, and thus it is possible to suppress light loss.

本発明のビームスプリッタは、前記入射光が入射する入射面と、前記反射光が出射する出射面とを有し、前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方には光学機能面が形成されていることが好適である。ここで光学機能面とは、入射する光を集光させる機能、平行光へと変換する機能、ビーム形状の整形機能などの光学的な機能を有する面である。これによれば、入射面に光学機能面が形成される場合、入射光が発散光から平行光となって進行するため、ビームスプリッタ内部での反射や散乱を防止して適切な分岐比で分岐することが可能となる。また、反射面で反射された光が出射面の光学機能面を透過することにより、光ファイバ等の伝送媒体の端面に効率よく集光される。したがって、ビームスプリッタで分岐された光は、効率よく外部へと伝達される。さらに、ビームスプリッタを光通信モジュールとして組み立てたときに光学素子数の削減や光路長の低減を図ることができ、光通信モジュールの光結合効率を向上させることができる。また、部品点数を削減できるため製造コストを低減することができる。   The beam splitter of the present invention has an incident surface on which the incident light is incident and an exit surface from which the reflected light exits, and an optical functional surface is formed on at least one of the incident surface and the exit surface. Is preferred. Here, the optical function surface is a surface having an optical function such as a function of condensing incident light, a function of converting into parallel light, and a beam shape shaping function. According to this, when an optical functional surface is formed on the incident surface, the incident light travels from the diverging light as parallel light, so that reflection and scattering inside the beam splitter is prevented and the light is branched at an appropriate branching ratio. It becomes possible to do. Further, the light reflected by the reflecting surface is transmitted through the optical function surface of the emitting surface, so that it is efficiently collected on the end surface of the transmission medium such as an optical fiber. Therefore, the light branched by the beam splitter is efficiently transmitted to the outside. Furthermore, when the beam splitter is assembled as an optical communication module, the number of optical elements and the optical path length can be reduced, and the optical coupling efficiency of the optical communication module can be improved. Further, since the number of parts can be reduced, the manufacturing cost can be reduced.

本発明の光通信モジュールは、半導体レーザと、前記半導体レーザからの光を受光する光ファイバと、前記半導体レーザからの光を受光する受光素子と、前記半導体レーザと前記光ファイバ、及び前記半導体レーザと前記受光素子とを光学的に結合させるビームスプリッタとを有し、該ビームスプリッタは、上記いずれかのビームスプリッタであることを特徴とする。これによれば、従来のビームスプリッタを用いた場合に比べて、誘電体層や金属膜層からなる多層膜を設ける必要がなく、簡単な構成で、分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能となる。また、光通信に寄与する光とモニタリングに要する光との分岐比を適切に設定することができ、半導体レーザと光ファイバとの光結合効率を向上させることが可能となる。   An optical communication module of the present invention includes a semiconductor laser, an optical fiber that receives light from the semiconductor laser, a light receiving element that receives light from the semiconductor laser, the semiconductor laser, the optical fiber, and the semiconductor laser. And a beam splitter for optically coupling the light receiving element, and the beam splitter is any one of the beam splitters described above. According to this, it is not necessary to provide a multilayer film made of a dielectric layer or a metal film layer as compared with the case of using a conventional beam splitter, and with a simple configuration, an incident light can be set by appropriately setting a branching ratio. It is possible to branch into transmitted light and reflected light. In addition, the branching ratio between the light contributing to the optical communication and the light required for monitoring can be set appropriately, and the optical coupling efficiency between the semiconductor laser and the optical fiber can be improved.

本発明によれば、ビームスプリッタに入射する入射光は臨界角より大きい傾斜角を有する反射面で全反射される。また、入射光の一部は、ブリュースタ角以下の傾斜角を有する透過面を透過する。透過光と反射光との分岐比は、誘電体層や金属膜層からなる多層膜を設けることなく、透過面と反射面との面積比率を変更することにより容易に設定することができ、また、入射光の強度分布に対する透過面の位置を変更することによっても設定することができる。したがって、本発明のビームスプリッタによれば、簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能となる。   According to the present invention, the incident light incident on the beam splitter is totally reflected by the reflecting surface having an inclination angle larger than the critical angle. Part of the incident light is transmitted through a transmission surface having an inclination angle equal to or smaller than the Brewster angle. The branching ratio between the transmitted light and the reflected light can be easily set by changing the area ratio between the transmissive surface and the reflective surface without providing a multilayer film made of a dielectric layer or a metal film layer. It can also be set by changing the position of the transmission surface with respect to the intensity distribution of the incident light. Therefore, according to the beam splitter of the present invention, it is possible to branch incident light into transmitted light and reflected light with a simple configuration by appropriately setting a branching ratio.

本発明の第1の実施形態におけるビームスプリッタの斜視図である。It is a perspective view of the beam splitter in the 1st embodiment of the present invention. 第1の実施形態のビームスプリッタにおける、光の分岐を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the branch of light in the beam splitter of 1st Embodiment. 第1の実施形態における第1の変形例を示す、斜視図である。It is a perspective view showing the 1st modification in a 1st embodiment. 第1の実施形態における第2の変形例を示す、斜視図である。It is a perspective view showing the 2nd modification in a 1st embodiment. 第1の実施形態における第3の変形例を示す、斜視図である。It is a perspective view which shows the 3rd modification in 1st Embodiment. 本発明の第2の実施形態におけるビームスプリッタの模式断面図である。It is a schematic cross section of the beam splitter in the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施形態における第1の変形例を示す、模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 1st modification in 2nd Embodiment. 第2の実施形態における第2の変形例を示す、模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the 2nd modification in 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施形態における光通信モジュールの模式平面図である。It is a schematic plan view of the optical communication module in the 3rd Embodiment of this invention. 従来例におけるビームスプリッタの透過斜視図を示す。The transmission perspective view of the beam splitter in a prior art example is shown.

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図面に基づいて説明をする。図1には、第1の実施形態におけるビームスプリッタ1の斜視図を示し、図2には、入射する光を反射光と透過光とに分岐する方法を説明するための、ビームスプリッタ1の模式断面図を示す。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of the beam splitter 1 in the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram of the beam splitter 1 for explaining a method of branching incident light into reflected light and transmitted light. A cross-sectional view is shown.

図1に示すように、本実施形態のビームスプリッタ1は三角柱状のプリズム10を有して構成されている。本実施形態において三角柱状のプリズム10は、屈折率1.5程度の光学ガラス材料を用いて直角三角柱状に形成されている。ビームスプリッタ1は、入射光が入射する入射面13(X1側の面)と、入射面13に対して約45°傾斜する反射面11と、反射面11で反射される光が外部へと透過する出射面14(Z1側の面)を有して構成される。入射面13と出射面14とは互いに略直交する位置に形成 されている。   As shown in FIG. 1, the beam splitter 1 of the present embodiment is configured to include a triangular prism 10. In this embodiment, the triangular prism 10 is formed in a right triangular prism using an optical glass material having a refractive index of about 1.5. The beam splitter 1 includes an incident surface 13 on which incident light is incident (surface on the X1 side), a reflective surface 11 inclined by about 45 ° with respect to the incident surface 13, and light reflected by the reflective surface 11 is transmitted to the outside. And a light exit surface 14 (a surface on the Z1 side). The entrance surface 13 and the exit surface 14 are formed at positions substantially orthogonal to each other.

そして、反射面11の一部には入射光の一部を透過させる透過面12が形成されている。図1に示すように、本実施形態において透過面12は、反射面11の一部が前記透過光の進行方向(X2方向)に突出して形成されている。また、透過面12は、入射光の光軸に対して略垂直の入射角度となるように三角柱状のプリズム10と一体に形成されている。   A transmission surface 12 that transmits a part of incident light is formed on a part of the reflection surface 11. As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the transmission surface 12 is formed such that a part of the reflection surface 11 protrudes in the traveling direction (X2 direction) of the transmitted light. The transmission surface 12 is formed integrally with the triangular prism prism 10 so as to have an incident angle substantially perpendicular to the optical axis of the incident light.

図2に示すように、ビームスプリッタ1の入射面13に対して略垂直に入射光Aが入射される。入射光Aは、例えば半導体レーザ等の光源からの光をコリメートレンズ等の光学素子により平行光としたものである。入射光Aは、入射面13を透過して反射面11及び透過面12に向かって(X2方向)進行する。反射面11に向かう入射光Aは、反射面11で反射されて出射面14方向(Z1方向)へと進行方向が変換される。そして、出射面14から外部へと出射される反射光Bは、例えば、集光レンズ等の光学素子を通して、光ファイバへと受光される(図示しない)。反射面11は、入射光Aに対して臨界角度以上の入射角D(本実施形態においては約45°で形成している)を有するように傾斜して形成されている。これにより、入射光Aは反射面11で全反射されるため、ビームスプリッタ1の反射面11における光損失が低減されて、光ファイバへと伝送される光信号の強度を向上させることができる。   As shown in FIG. 2, incident light A is incident substantially perpendicular to the incident surface 13 of the beam splitter 1. Incident light A is obtained by making light from a light source such as a semiconductor laser into parallel light by an optical element such as a collimating lens. The incident light A passes through the incident surface 13 and travels toward the reflecting surface 11 and the transmitting surface 12 (X2 direction). Incident light A traveling toward the reflecting surface 11 is reflected by the reflecting surface 11 and its traveling direction is converted in the direction of the exit surface 14 (Z1 direction). Then, the reflected light B emitted from the emission surface 14 to the outside is received by an optical fiber (not shown) through an optical element such as a condenser lens. The reflecting surface 11 is formed so as to be inclined with respect to the incident light A so as to have an incident angle D greater than a critical angle (in this embodiment, it is formed at about 45 °). Thereby, since the incident light A is totally reflected by the reflecting surface 11, the optical loss in the reflecting surface 11 of the beam splitter 1 is reduced, and the intensity of the optical signal transmitted to the optical fiber can be improved.

なお、入射角とは、入射する光の光軸と入射する面の法線とがなす角度を示す。また、臨界角は、入射光が全反射される最も小さな入射角であり、材料の屈折率によって決定される角度である。本実施形態においては、屈折率約1.5の光学ガラス材料を用いており、ガラスから空気へと進行する光に対する臨界角は約42°である。また、異なる屈折率の材料を用いた場合には、臨界角も変化して、例えば屈折率1.7の光学ガラス材料を用いた場合の臨界角は約36°となる。したがって、本実施形態における傾斜角度45°に限らず、臨界角より大きい入射角Dを有するように反射面11を傾斜させることにより、入射光Aが全反射される。   In addition, an incident angle shows the angle which the optical axis of the incident light makes and the normal line of the incident surface. The critical angle is the smallest incident angle at which incident light is totally reflected, and is an angle determined by the refractive index of the material. In this embodiment, an optical glass material having a refractive index of about 1.5 is used, and the critical angle for light traveling from glass to air is about 42 °. In addition, when a material having a different refractive index is used, the critical angle also changes. For example, when an optical glass material having a refractive index of 1.7 is used, the critical angle is about 36 °. Therefore, the incident light A is totally reflected by inclining the reflecting surface 11 so as to have an incident angle D larger than the critical angle, not limited to the inclination angle of 45 ° in the present embodiment.

また、図2に示すように、入射光Aの一部は透過面12に向かい進行し、透過面12から透過光CとしてX2方向へと出射される。そして、透過光Cは、半導体レーザの光の波長変動をモニタリングするために、フォトダイオード等の受光素子へと受光される(図示しない)。透過面12は、入射光Aの光軸に対してブリュースタ角以下の傾斜角を有していることが好ましい。こうすれば、透過面12で入射光Aが反射されることを抑制して、効率的に透過面12を透過させることができる。   As shown in FIG. 2, part of the incident light A travels toward the transmission surface 12 and is emitted from the transmission surface 12 as transmitted light C in the X2 direction. The transmitted light C is received by a light receiving element such as a photodiode (not shown) in order to monitor the wavelength variation of the light of the semiconductor laser. The transmission surface 12 preferably has an inclination angle equal to or less than the Brewster angle with respect to the optical axis of the incident light A. If it carries out like this, it can suppress that incident light A is reflected by the transmissive surface 12, and can permeate | transmit the transmissive surface 12 efficiently.

なお、ブリュースタ角とは、入射する面に平行な偏光成分であるp偏光の反射率が0になる角度であり、入射角を0°から大きくしていくと、p偏光の反射率は徐々に小さくなり、ブリュースタ角で反射率が0となる。そして、ブリュースタ角以上になるとp偏光の反射率は急激に大きくなる傾向を示す。また、入射する面に垂直な成分であるs偏光については、入射角を0°から大きくしていくと反射率が徐々に大きくなり、ブリュースタ角以上では反射率が増大する。そして、p偏光、s偏光ともに臨界角以上の入射角度で、全反射する。したがって、入射光Aに対する透過面12の角度をブリュースタ角以下とすることにより、透過面12での反射率の増大を抑えて、効率的に透過光Cを取り出すことができる。例えば、屈折率約1.5の光学ガラス材料の場合、ブリュースタ角は約33°であり、屈折率1.7の光学ガラス材料の場合は、ブリュースタ角は約30°である。   The Brewster angle is an angle at which the reflectance of p-polarized light, which is a polarization component parallel to the incident surface, becomes 0. When the incident angle is increased from 0 °, the reflectance of p-polarized light gradually increases. And the reflectivity becomes 0 at the Brewster angle. When the Brewster angle is exceeded, the reflectance of p-polarized light tends to increase rapidly. For s-polarized light, which is a component perpendicular to the incident surface, the reflectance gradually increases as the incident angle is increased from 0 °, and the reflectance increases above the Brewster angle. Both p-polarized light and s-polarized light are totally reflected at an angle of incidence greater than the critical angle. Therefore, by setting the angle of the transmission surface 12 with respect to the incident light A to be equal to or less than the Brewster angle, it is possible to efficiently extract the transmission light C while suppressing an increase in reflectance on the transmission surface 12. For example, in the case of an optical glass material having a refractive index of about 1.5, the Brewster angle is about 33 °, and in the case of an optical glass material having a refractive index of 1.7, the Brewster angle is about 30 °.

本実施形態のビームスプリッタ1において、反射光Bと透過光Cとの分岐比は、入射光Aが照射される領域における透過面12と反射面11との面積比率を変更することにより容易に設定することができる。また、入射光Aの強度分布に対する透過面12の位置を変更することによっても設定することができる。光源としての半導体レーザのビームは、ガウシアン分布に従った強度分布を有することが知られている。入射光Aの光路に垂直な断面形状における中央部付近はビーム強度が大きく、周縁部に向かうにしたがってビーム強度が小さくなる。したがって、入射光Aの中央部付近に透過面12を形成する場合は、より小さい面積で必要な透過光Cを取り出すことが可能である。また、入射光Aの外縁付近に透過面12を形成する場合には、比較的大きい面積で形成する必要があるが、この場合、ビーム強度が大きい中央部分付近の光を、反射光Bとして光ファイバ等に結合させることができるため、光信号の品質を向上させることが可能である。このように、入射光Aのビーム強度分布を考慮して反射面11と透過面12との面積比及び透過面12の位置を決めることにより、反射光Bと透過光Cとの分岐比を適切に設定することが可能となる。したがって、本発明のビームスプリッタ1によれば、誘電体層や金属層からなる多層膜を設計して形成することなく、簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光Aを透過光Cと反射光Bとに分岐することが可能となる。   In the beam splitter 1 of the present embodiment, the branching ratio between the reflected light B and the transmitted light C is easily set by changing the area ratio between the transmitting surface 12 and the reflecting surface 11 in the region irradiated with the incident light A. can do. It can also be set by changing the position of the transmission surface 12 with respect to the intensity distribution of the incident light A. It is known that a beam of a semiconductor laser as a light source has an intensity distribution according to a Gaussian distribution. The beam intensity is large near the center of the cross-sectional shape perpendicular to the optical path of the incident light A, and the beam intensity decreases toward the peripheral edge. Therefore, when the transmission surface 12 is formed near the center of the incident light A, the necessary transmitted light C can be extracted with a smaller area. Further, when the transmission surface 12 is formed in the vicinity of the outer edge of the incident light A, it is necessary to form the transmission surface 12 with a relatively large area. In this case, light near the central portion where the beam intensity is high is used as reflected light B. Since it can be coupled to a fiber or the like, the quality of the optical signal can be improved. Thus, the branching ratio between the reflected light B and the transmitted light C is appropriately determined by determining the area ratio between the reflecting surface 11 and the transmitting surface 12 and the position of the transmitting surface 12 in consideration of the beam intensity distribution of the incident light A. It becomes possible to set to. Therefore, according to the beam splitter 1 of the present invention, the incident light A can be transmitted through the light by appropriately setting the branching ratio with a simple configuration without designing and forming a multilayer film made of a dielectric layer or a metal layer. It is possible to branch into C and reflected light B.

図1に示すように、本実施形態のビームスプリッタ1において、透過面12は反射面11の中央付近よりもZ1側によせて位置するように形成されており、Y1−Y2方向に延出して設けられている。ただし、この態様に限定されるものではなく、入射光Aのビーム径やビーム形状、または、分岐させる光の分岐比に応じて、適宜、透過面12の形状や面積を設定することができる。   As shown in FIG. 1, in the beam splitter 1 of the present embodiment, the transmission surface 12 is formed so as to be located closer to the Z1 side than the vicinity of the center of the reflection surface 11, and extends in the Y1-Y2 direction. Is provided. However, the present invention is not limited to this mode, and the shape and area of the transmission surface 12 can be appropriately set according to the beam diameter and beam shape of the incident light A or the branching ratio of the light to be branched.

従来のビームスプリッタ101において、入射光は、2つのプリズム110a、110b間の接着剤層109や誘電体層などからなる多層膜を透過または反射されて分岐することになる。この場合、接着剤層109や多層膜において多重反射や光の吸収が発生して光の損失が発生して、光信号の出力が低下するおそれがある。また、2つの三角柱形状のプリズム110a、110bの貼り合わせの界面に空気層が介在すると、光の損失が生じて伝送される信号が劣化するおそれがある。また、貼り合わせの界面に空気層が介在する場合、接着強度が低下するという問題や、空気中の水分の侵入により耐環境性が十分に得られないという問題が発生する。そのため、ビームスプリッタ101の製造においては高度な接着技術が要求されている。   In the conventional beam splitter 101, incident light is branched by being transmitted or reflected through a multilayer film made of an adhesive layer 109 or a dielectric layer between two prisms 110a and 110b. In this case, multiple reflections or light absorption may occur in the adhesive layer 109 or the multilayer film, and light loss may occur, resulting in a decrease in optical signal output. In addition, if an air layer is interposed at the bonding interface between the two triangular prisms 110a and 110b, there is a risk that light loss occurs and the transmitted signal is deteriorated. In addition, when an air layer is present at the bonding interface, there arises a problem that the adhesive strength is lowered and a problem that environmental resistance cannot be sufficiently obtained due to intrusion of moisture in the air. Therefore, advanced bonding technology is required in manufacturing the beam splitter 101.

本実施形態のビームスプリッタ1においては、透過面12は、三角柱状のプリズム10と一体に形成されている。したがって、2つのプリズムを用意して接着剤層を介して貼り合わせることなく、反射面11と透過面12とが1つのプリズム10で形成されるため、誘電体層や金属層からなる多層膜及び接着剤層109での多重反射や光吸収を低減して、効率よく反射光Bと透過光Cとを出射させることができる。   In the beam splitter 1 of the present embodiment, the transmission surface 12 is formed integrally with the triangular prism 10. Therefore, since the reflecting surface 11 and the transmitting surface 12 are formed by one prism 10 without preparing two prisms and bonding them via an adhesive layer, a multilayer film composed of a dielectric layer or a metal layer, and Multiple reflections and light absorption at the adhesive layer 109 can be reduced, and the reflected light B and transmitted light C can be emitted efficiently.

本実施形態においては、図1及び図2に示すように、透過面12は入射光Aに対して略垂直の角度(入射角D=0°)を有して形成されている。こうすれば、入射光Aの透過面12での反射を抑制して、プリズム10内部へと戻っていく光を低減させることが可能であり、透過面12に入射する入射光Aを効率よく透過させることが可能である。また、同様に入射面13を入射光Aに対して略垂直に形成して、出射面14を反射光Bに対して略垂直に形成することが好ましい。こうすれば、入射面13での入射光Aの反射を防ぐとともに、反射光Bの出射面14での反射を抑制して、光結合効率を向上させることができる。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the transmission surface 12 is formed to have an angle substantially perpendicular to the incident light A (incident angle D = 0 °). In this way, it is possible to suppress the reflection of the incident light A on the transmission surface 12 and reduce the light returning to the inside of the prism 10, and efficiently transmit the incident light A incident on the transmission surface 12. It is possible to make it. Similarly, it is preferable that the incident surface 13 is formed substantially perpendicular to the incident light A and the output surface 14 is formed substantially perpendicular to the reflected light B. By so doing, it is possible to improve the optical coupling efficiency by preventing the reflection of the incident light A on the incident surface 13 and suppressing the reflection of the reflected light B on the exit surface 14.

本実施形態におけるビームスプリッタ1は、屈折率1.5程度の光学ガラス材料を用いてプレス成形により形成することができる。したがって、反射面11の一部に突出する透過面12についても、プレス成形に用いられる金型を変更することで、従来例に示した三角柱状のプリズム110a、110bを製造する工程と同様の工程により、一体に成形することができる。また、本実施形態のビームスプリッタ1によれば、従来のビームスプリッタ101のように2つの三角柱状のプリズム110a、110bを用意して貼り合わせる工程が不要であるため製造コストを低減することができる。   The beam splitter 1 in this embodiment can be formed by press molding using an optical glass material having a refractive index of about 1.5. Therefore, the same process as the process for manufacturing the triangular prisms 110a and 110b shown in the conventional example can be performed on the transmission surface 12 protruding from a part of the reflection surface 11 by changing the mold used for press molding. Thereby, it can shape | mold integrally. Further, according to the beam splitter 1 of the present embodiment, unlike the conventional beam splitter 101, it is not necessary to prepare and bond the two triangular prisms 110a and 110b, so that the manufacturing cost can be reduced. .

なお、本実施形態では透過面12がプリズム10と一体に形成されたビームスプリッタ1について示したが、反射面11と透過面12とを別体で設けることも可能である。この場合、大きさの異なる2つのプリズムを用意して貼り合わせることにより、反射面11の一部に透過面12が設けられる。このような態様であっても、誘電体層や金属膜層からなる多層膜を設ける必要がないため、簡単な構成により、分岐比を適切に設定して入射光Aを透過光Cと反射光Bとに分岐することが可能となる。また、反射面11と透過面12とを別体で設ける構成であっても、反射光Bは接着剤層の影響を受けることなく反射面11で全反射されるため、光損失を低減させることができる。すなわち、光通信信号を伝達するために分岐される反射光Bが、効率よく分岐されることになる。   In the present embodiment, the beam splitter 1 in which the transmission surface 12 is formed integrally with the prism 10 is shown. However, the reflection surface 11 and the transmission surface 12 may be provided separately. In this case, the transmission surface 12 is provided on a part of the reflection surface 11 by preparing and bonding two prisms having different sizes. Even in such an embodiment, it is not necessary to provide a multilayer film composed of a dielectric layer or a metal film layer, and therefore, with a simple configuration, the incident light A is appropriately set to the transmitted light C and the reflected light with the branching ratio set appropriately. It is possible to branch to B. Further, even if the reflection surface 11 and the transmission surface 12 are provided separately, the reflected light B is totally reflected by the reflection surface 11 without being affected by the adhesive layer, so that light loss is reduced. Can do. That is, the reflected light B that is branched to transmit the optical communication signal is efficiently branched.

また、本実施形態のビームスプリッタ1では三角柱状のプリズム10が用いられているが、このような態様に限定されるものではない。平板状、多角形状等、他の形状のプリズムであっても、本実施形態と同様に反射面の一部に透過面を設けることによって、簡単な構成で分岐比を適切に設定して入射光を透過光と反射光とに分岐することが可能となる。   Further, in the beam splitter 1 of the present embodiment, the triangular prism 10 is used, but it is not limited to such a mode. Even in the case of prisms of other shapes such as a flat plate shape and polygonal shape, incident light can be set with a simple configuration and a suitable branching ratio by providing a transmission surface on a part of the reflection surface as in this embodiment. Can be branched into transmitted light and reflected light.

図3〜図5には、それぞれ本実施形態の変形例である、ビームスプリッタ1の斜視図を示す。図3に示す第1の変形例においては、透過面12がプリズム10のY1−Y2方向の幅と等しい長さに設けられておらず、Y1−Y2方向の一部に設けられている。したがって、図1のビームスプリッタ1に比べて透過面12の面積を小さくすることが可能であり、透過光Cの分岐比を小さくすることが可能である。また、入射光Aがガウシアン強度分布を有する場合、より中央部付近に透過面12を形成すれば、より小さい透過面12の面積で同等の透過光Cの分岐比を得ることができる。   3 to 5 are perspective views of a beam splitter 1, which is a modification of the present embodiment. In the first modification shown in FIG. 3, the transmission surface 12 is not provided with a length equal to the width of the prism 10 in the Y1-Y2 direction, but is provided in a part of the Y1-Y2 direction. Therefore, the area of the transmission surface 12 can be reduced compared to the beam splitter 1 of FIG. 1, and the branching ratio of the transmitted light C can be reduced. Further, when the incident light A has a Gaussian intensity distribution, an equivalent branching ratio of the transmitted light C can be obtained with a smaller area of the transmission surface 12 if the transmission surface 12 is formed closer to the center.

また、図4に示す第2の変形例におけるビームスプリッタ1においては、Y1−Y2方向に延出する透過面12が、Z1−Z2方向に間隔を設けて複数形成されている。このように、透過面12を複数設けることにより、透過面12の面積を大きくして、透過光Cの分岐比を大きくすることも可能である。この場合、大きい光強度を有する中央部付近の入射光Aが、反射面11で反射されて光ファイバへと受光されることになるため、信号強度の低下が抑制される。   Further, in the beam splitter 1 in the second modification shown in FIG. 4, a plurality of transmission surfaces 12 extending in the Y1-Y2 direction are formed at intervals in the Z1-Z2 direction. In this manner, by providing a plurality of transmission surfaces 12, it is possible to increase the area of the transmission surface 12 and increase the branching ratio of the transmitted light C. In this case, since the incident light A in the vicinity of the central portion having a large light intensity is reflected by the reflecting surface 11 and received by the optical fiber, a decrease in signal intensity is suppressed.

図1から図4に示したビームスプリッタ1においては、三角柱状のプリズム10の反射面11の一部を突出させて透過面12を形成している。しかし、これに限らず、図5に示す第3の変形例のビームスプリッタ1のように、反射面11の一部を入射面13に向かいへこませることにより透過面12を形成してもよい。このような態様であっても、図3、図4と同様に、透過面12の面積や位置を変えることが可能であり、反射光Bと透過光Cとの分岐比を適切に設定することができる。   In the beam splitter 1 shown in FIG. 1 to FIG. 4, a transmission surface 12 is formed by projecting a part of the reflection surface 11 of the triangular prism 10. However, the present invention is not limited to this, and the transmission surface 12 may be formed by indenting part of the reflection surface 11 toward the incident surface 13 like the beam splitter 1 of the third modification shown in FIG. . Even in such an embodiment, the area and position of the transmission surface 12 can be changed as in FIGS. 3 and 4, and the branching ratio between the reflected light B and the transmitted light C can be set appropriately. Can do.

また、透過面12には反射防止膜20を設けることが好ましい。これによって、入射光Aが透過面12で反射されて、ビームスプリッタ1の内部に戻ることを抑制することができる。反射防止膜20として、フッ化マグネシウム(MgF)を用いることができ、蒸着法等の薄膜法により形成される。フッ化マグネシウム(MgF)は、屈折率が約1.38の低屈折材料であり、単層で反射光を抑制することが可能であり光の吸収や損失も小さい。 Further, it is preferable to provide an antireflection film 20 on the transmission surface 12. Accordingly, it is possible to suppress the incident light A from being reflected by the transmission surface 12 and returning to the inside of the beam splitter 1. Magnesium fluoride (MgF 2 ) can be used as the antireflection film 20 and is formed by a thin film method such as a vapor deposition method. Magnesium fluoride (MgF 2 ) is a low-refractive material having a refractive index of about 1.38, can suppress reflected light with a single layer, and has low light absorption and loss.

なお、入射面13及び出射面14についても、同様に反射防止膜20を形成することも可能である。こうすれば、入射光Aが入射面13で反射されて光源側へと戻る光を防止することができる。また、反射光Bが出射面14で反射されてプリズム10の内部に戻る光が抑制される。   Note that the antireflection film 20 can be similarly formed on the incident surface 13 and the exit surface 14. In this way, it is possible to prevent the incident light A from being reflected by the incident surface 13 and returning to the light source side. In addition, the reflected light B is reflected from the exit surface 14 and the light returning to the inside of the prism 10 is suppressed.

<第2の実施形態>
図6には、第2の実施形態におけるビームスプリッタ2の模式断面図を示す。なお、第1の実施形態におけるビームスプリッタ1と同じ構成要素については、同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
<Second Embodiment>
In FIG. 6, the schematic cross section of the beam splitter 2 in 2nd Embodiment is shown. In addition, about the same component as the beam splitter 1 in 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.

図6に示すように、第2の実施形態におけるビームスプリッタ2において、第1の実施形態と同様に、入射光Aを反射させる反射面11が形成されているとともに、入射光Aの一部を透過させる透過面12が反射面11の一部に設けられている。これにより、分岐比を適切に設定して入射光Aを反射光Bと透過光Cとに分岐することが可能である。   As shown in FIG. 6, in the beam splitter 2 in the second embodiment, the reflection surface 11 that reflects the incident light A is formed and a part of the incident light A is obtained as in the first embodiment. A transmitting surface 12 that transmits light is provided on a part of the reflecting surface 11. Thereby, the incident light A can be branched into the reflected light B and the transmitted light C by appropriately setting the branching ratio.

図6に示すように、本実施形態においては、入射面13の一部に光学機能面22が形成されている。本実施形態において光学機能面22は、発散光を平行光へと変換するコリメートレンズである。図6に示すように、半導体レーザ31からの発散光が入射光Aとして入射されて光学機能面22を透過すると、ビームスプリッタ2の内部では平行光となって進行する。平行光は反射面11で反射されて反射光Bとして外部へ出射され、平行光の一部は透過面12を透過して透過光Cとして分岐される。半導体レーザ31からの発散光が平行光に変換されずにビームスプリッタ2に入射すると、ビームスプリッタ2の内部における不要な反射が増大して、光損失が大きくなってしまう。本実施形態のビームスプリッタ2によれば、光学機能面22により発散光が平行光へと変換されるため、内部反射を抑制して光の損失を抑えることができる。また、入射光Aが平行光へと変換されて反射面11及び透過面12に進行することにより、分岐比を適切に設定して反射光Bと透過光Cとに分岐させることが可能となる。   As shown in FIG. 6, in this embodiment, an optical function surface 22 is formed on a part of the incident surface 13. In the present embodiment, the optical functional surface 22 is a collimating lens that converts divergent light into parallel light. As shown in FIG. 6, when divergent light from the semiconductor laser 31 is incident as incident light A and passes through the optical function surface 22, it travels as parallel light inside the beam splitter 2. The parallel light is reflected by the reflecting surface 11 and emitted to the outside as reflected light B, and a part of the parallel light is transmitted through the transmitting surface 12 and branched as transmitted light C. If the divergent light from the semiconductor laser 31 is incident on the beam splitter 2 without being converted into parallel light, unnecessary reflection inside the beam splitter 2 increases and the light loss increases. According to the beam splitter 2 of the present embodiment, divergent light is converted into parallel light by the optical function surface 22, so that internal reflection can be suppressed and light loss can be suppressed. Further, the incident light A is converted into parallel light and travels to the reflecting surface 11 and the transmitting surface 12, so that the branching ratio can be set appropriately and the reflected light B and the transmitted light C can be branched. .

なお、光学機能面22は、入射面13における入射光Aの断面形状よりも大きい形状となるように形成することが好ましい。こうすれば、入射面13における光損失を低減することができ、入射光Aのほとんどが平行光へと変換される。   The optical function surface 22 is preferably formed to have a shape larger than the cross-sectional shape of the incident light A on the incident surface 13. By so doing, light loss at the incident surface 13 can be reduced, and most of the incident light A is converted into parallel light.

また、本実施形態のビームスプリッタ2を組み込んで光通信モジュールとしたときに、半導体レーザ31とビームスプリッタ2との間にコリメートレンズ等の光学素子を設ける必要がないため、光学部品を削減して製造コストを低減することが可能である。また、半導体レーザ31とビームスプリッタ2との間の光路長を短くすることができ、光結合効率の向上及び光通信モジュールの小型化に有利である。   In addition, when the beam splitter 2 of the present embodiment is incorporated into an optical communication module, it is not necessary to provide an optical element such as a collimator lens between the semiconductor laser 31 and the beam splitter 2, thereby reducing optical components. Manufacturing costs can be reduced. In addition, the optical path length between the semiconductor laser 31 and the beam splitter 2 can be shortened, which is advantageous for improving the optical coupling efficiency and reducing the size of the optical communication module.

本実施形態におけるビームスプリッタ2は、第1の実施形態のビームスプリッタ1と同様に、光学ガラス材料を用いてプレス成形により形成することができる。すなわち、入射面13に光学機能面22を設ける場合であっても、三角柱状のプリズム10と光学機能面22及び突出面12が同一の工程で一体に成形されるため、製造コストが抑制される。   The beam splitter 2 in the present embodiment can be formed by press molding using an optical glass material, similarly to the beam splitter 1 in the first embodiment. That is, even when the optical function surface 22 is provided on the incident surface 13, the prismatic prism 10, the optical function surface 22, and the protruding surface 12 are integrally formed in the same process, so that the manufacturing cost is suppressed. .

図7は、第2の実施形態の第1の変形例を示す、ビームスプリッタ2の模式断面図である。本変形例においては、出射面14に光学機能面23が形成されている。光学機能面23は特に限定されるものではないが、反射光Bを光ファイバ33の端面へと受光させるための集光レンズとすることができる。この場合、光学機能面23は、球面収差を補正する非球面レンズとすることが好ましい。また、光学機能面23は反射光Bの断面形状よりも大きい形状で形成されることが好ましい。これによれば、出射面14での光損失を抑制して、反射面11で分岐された反射光Bが効率よく光ファイバ33の端面に結合される。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the beam splitter 2 showing a first modification of the second embodiment. In this modification, an optical function surface 23 is formed on the emission surface 14. The optical function surface 23 is not particularly limited, but can be a condensing lens for receiving the reflected light B on the end surface of the optical fiber 33. In this case, the optical function surface 23 is preferably an aspheric lens that corrects spherical aberration. The optical function surface 23 is preferably formed in a shape larger than the cross-sectional shape of the reflected light B. According to this, the light loss at the emission surface 14 is suppressed, and the reflected light B branched at the reflection surface 11 is efficiently coupled to the end surface of the optical fiber 33.

また、このようなビームスプリッタ2を組み込んで通信モジュールとした場合に、反射光Bを光ファイバ33の端面へと集光させる集光レンズを別体で設ける必要がなくなることから、光ファイバ33とビームスプリッタ2との間の光路長を短くすることができ、光結合効率の向上及び光通信モジュールの小型化につながる。また、各光学部材を設置する際に、反射光Bと光ファイバ33との位置合わせのみで済むことから、光結合効率を向上させることが容易である。   Further, when such a beam splitter 2 is incorporated into a communication module, there is no need to separately provide a condensing lens for condensing the reflected light B onto the end face of the optical fiber 33. The optical path length with the beam splitter 2 can be shortened, leading to improvement in optical coupling efficiency and downsizing of the optical communication module. Moreover, since only the alignment between the reflected light B and the optical fiber 33 is required when installing each optical member, it is easy to improve the optical coupling efficiency.

また、図6及び図7に示したビームスプリッタ2において、入射面13に光学機能面22を設けるとともに、出射面14にも光学機能面23を設けることも可能である。こうすれば、光通信モジュールとしたときに、コリメートレンズや集光レンズ等の光学部材を省くことができ、通信モジュールの小型化が可能となる。また、光源である半導体レーザ31から受光部である光ファイバ33までの光学長を短くできることから、光結合効率を向上させることが可能である。   Further, in the beam splitter 2 shown in FIGS. 6 and 7, it is possible to provide the optical function surface 22 on the entrance surface 13 and also provide the optical function surface 23 on the exit surface 14. In this way, when an optical communication module is used, optical members such as a collimating lens and a condenser lens can be omitted, and the communication module can be downsized. In addition, since the optical length from the semiconductor laser 31 as the light source to the optical fiber 33 as the light receiving unit can be shortened, it is possible to improve the optical coupling efficiency.

図8には、第2の実施形態の第2の変形例である、ビームスプリッタ2の模式断面図を示す。本変形例のように、透過面12に光学機能面24を設けてもよい。透過光Cをフォトダイオード32の受光面に受光させる場合に、集光レンズ等の光学機能面24を設けることにより効率よく受光させることが可能となる。また、透過面12が複数形成されている場合においても、それぞれに光学機能面24を形成することにより、透過光Cは効率的にフォトダイオード32の受光面に受光されることになる。   In FIG. 8, the schematic cross section of the beam splitter 2 which is the 2nd modification of 2nd Embodiment is shown. As in this modification, the optical function surface 24 may be provided on the transmission surface 12. When the transmitted light C is received by the light receiving surface of the photodiode 32, it is possible to efficiently receive the light by providing the optical function surface 24 such as a condenser lens. Even when a plurality of transmission surfaces 12 are formed, the transmitted light C is efficiently received by the light receiving surface of the photodiode 32 by forming the optical function surface 24 for each.

<第3の実施形態>
図9には、第1の実施形態のビームスプリッタ1を用いた光通信モジュール3の模式平面図を示す。光通信モジュール3は、光源としての半導体レーザ31、伝送媒体としての光ファイバ33、波長変動をモニタリングするためのフォトダイオード32、半導体レーザ31からの光を分岐するビームスプリッタ1等がパッケージ50内に配置されて構成される。半導体レーザ31から出射された発散光は、コリメートレンズ41を透過して平行光へと変換される。コリメートレンズ41を透過した平行光は、入射光Aとしてビームスプリッタ1の入射面13に入射されて、入射光Aの一部は反射面11で反射されて出射面14に向かい進行して反射光Bとして出射される。反射光Bは、集光レンズ42で集光されて光ファイバ33の端面へと結合される。このようにして、半導体レーザ31からの光信号がビームスプリッタ1を介して光ファイバ33に結合されて、光ファイバ33を伝送媒体とする光通信を実現することができる。
<Third Embodiment>
FIG. 9 shows a schematic plan view of an optical communication module 3 using the beam splitter 1 of the first embodiment. The optical communication module 3 includes a semiconductor laser 31 as a light source, an optical fiber 33 as a transmission medium, a photodiode 32 for monitoring wavelength fluctuations, a beam splitter 1 for branching light from the semiconductor laser 31, and the like in a package 50. Arranged and configured. The divergent light emitted from the semiconductor laser 31 passes through the collimator lens 41 and is converted into parallel light. The parallel light transmitted through the collimator lens 41 is incident on the incident surface 13 of the beam splitter 1 as incident light A, and a part of the incident light A is reflected by the reflecting surface 11 and travels toward the emitting surface 14 to be reflected light. It is emitted as B. The reflected light B is collected by the condenser lens 42 and coupled to the end face of the optical fiber 33. In this manner, the optical signal from the semiconductor laser 31 is coupled to the optical fiber 33 via the beam splitter 1, and optical communication using the optical fiber 33 as a transmission medium can be realized.

また、半導体レーザ31から出射される光の波長は、温度や経年劣化の影響により変化する場合がある。波長変動が発生するとクロストークや受信感度の低下が生じて、伝送特性が劣化するおそれがある。このような不具合を防ぐために、半導体レーザ31からの光の一部をモニタリングして、半導体レーザ31からの光の波長を制御することが行われている。   In addition, the wavelength of light emitted from the semiconductor laser 31 may change due to the influence of temperature and aging. When the wavelength variation occurs, crosstalk and reception sensitivity may be reduced, and transmission characteristics may be deteriorated. In order to prevent such a problem, a part of the light from the semiconductor laser 31 is monitored to control the wavelength of the light from the semiconductor laser 31.

図9に示すように、本実施形態の光通信モジュール3においては、入射光Aの一部は透過面12を透過して、波長変動をモニタリングするためフォトダイオード32へと結合される。透過面12とフォトダイオード32との間には、バンドパスフィルタ43が配置されており、所定の波長領域の光のみが透過されてフォトダイオード32へと結合される。バンドパスフィルタ43は、例えば、半導体レーザ31の波長を中心波長として、一定の範囲の光を透過させる特性を有する。また、フォトダイオード32は、受光する光量に応じて電流を発生させる素子である。したがって、半導体レーザ31からの光の波長変動が生じた場合、バンドパスフィルタ43を透過する透過光Cの一部が制限されて、フォトダイオード32への受光量が変化する。これにより生じるフォトダイオード32の電流変化は、波長制御部(図示しない)へと伝達されて、電流信号の変化に基づいて半導体レーザ31の光の波長が制御される。   As shown in FIG. 9, in the optical communication module 3 of the present embodiment, a part of the incident light A is transmitted through the transmission surface 12 and is coupled to the photodiode 32 for monitoring the wavelength variation. A band pass filter 43 is disposed between the transmission surface 12 and the photodiode 32, and only light in a predetermined wavelength region is transmitted and coupled to the photodiode 32. The bandpass filter 43 has a characteristic of transmitting a certain range of light with the wavelength of the semiconductor laser 31 as the center wavelength, for example. The photodiode 32 is an element that generates a current according to the amount of light received. Therefore, when the wavelength variation of the light from the semiconductor laser 31 occurs, a part of the transmitted light C that passes through the bandpass filter 43 is limited, and the amount of light received by the photodiode 32 changes. The change in the current of the photodiode 32 caused thereby is transmitted to a wavelength control unit (not shown), and the wavelength of the light of the semiconductor laser 31 is controlled based on the change in the current signal.

本実施形態の光通信モジュール3において、光信号の伝達に寄与するのは、入射光Aのうち光ファイバ33に受光される反射光Bであり、入射光Aから分岐されてモニタリングに用いられる透過光Cは、光通信信号には用いられない。したがって、透過光Cの光量が大きくなると、相対的に光ファイバ33に受光される反射光Bの光量が小さくなり、光信号の品質が劣化するという課題が生じる。本実施形態においては、ビームスプリッタ1を用いることにより、簡単な構成により、反射光Bと透過光Cとの分岐比を適切に設定することができる。これにより、モニタリングに必要な光量を透過光Cとして分岐させることができるため、光ファイバ33へ受光される反射光Bの光量を十分確保することができる。また、従来例のビームスプリッタ101では、2つの三角柱状のプリズム110a、110bの接合面に設けられた接着剤層109や多層膜によって光の吸収や損失が生じるが、本実施形態においては、1つのプリズム10で構成されているため、効率よく入射光Aが分岐される。したがって、本実施形態の光通信モジュール3によれば、半導体レーザ31と光ファイバ33との光結合効率を向上させることが可能となる。   In the optical communication module 3 of the present embodiment, it is the reflected light B received by the optical fiber 33 among the incident light A that contributes to the transmission of the optical signal, and is transmitted from the incident light A that is branched and used for monitoring. The light C is not used for optical communication signals. Therefore, when the amount of transmitted light C increases, the amount of reflected light B received by the optical fiber 33 relatively decreases, causing a problem that the quality of the optical signal deteriorates. In the present embodiment, by using the beam splitter 1, the branching ratio between the reflected light B and the transmitted light C can be appropriately set with a simple configuration. Thereby, since the light quantity required for monitoring can be branched as transmitted light C, the light quantity of the reflected light B received by the optical fiber 33 can be sufficiently secured. In the beam splitter 101 of the conventional example, light absorption and loss occur due to the adhesive layer 109 and the multilayer film provided on the joint surfaces of the two triangular prisms 110a and 110b. Since it is composed of the two prisms 10, the incident light A is efficiently branched. Therefore, according to the optical communication module 3 of the present embodiment, the optical coupling efficiency between the semiconductor laser 31 and the optical fiber 33 can be improved.

なお、モニタリングに用いられる透過光Cの分岐比は、半導体レーザ31の光の強度、フォトダイオード32の受光感度等により決定されるが、例えば、半導体レーザ31から出射される光の10%〜20%程度が透過光Cとして分岐されると波長のモニタリングが可能である。本実施形態においては、反射面11における透過面12の位置、面積を適切に設けることにより、10%〜20%の分岐比で分岐することができ、半導体レーザ31の光の80%〜90%が光ファイバ33へと結合される。   The branching ratio of the transmitted light C used for monitoring is determined by the light intensity of the semiconductor laser 31, the light receiving sensitivity of the photodiode 32, and the like. For example, 10% to 20% of the light emitted from the semiconductor laser 31 When about% is branched as transmitted light C, the wavelength can be monitored. In the present embodiment, by appropriately providing the position and area of the transmission surface 12 on the reflection surface 11, the light can be branched at a branching ratio of 10% to 20%, and 80% to 90% of the light of the semiconductor laser 31. Are coupled to the optical fiber 33.

また、光通信モジュール3において、第2の実施形態で示したビームスプリッタ2を用いることもできる。これによれば、入射面13及び出射面14の少なくとも一方に光学機能面22、23が形成されることから、コリメートレンズ41または集光レンズ42、あるいはその両方の機能がビームスプリッタ2に付加される。したがって、光学部材のうちコリメートレンズ41及び集光レンズ42の少なくとも一方を省く事が可能であり、光通信モジュール3の小型化、低コスト化が実現できる。さらに、半導体レーザ31から光ファイバ33の光路長を短縮することができるため、光通信モジュール3の小型化及び光結合効率の向上が可能となる。   In the optical communication module 3, the beam splitter 2 shown in the second embodiment can also be used. According to this, since the optical function surfaces 22 and 23 are formed on at least one of the entrance surface 13 and the exit surface 14, the functions of the collimator lens 41 and / or the condensing lens 42 are added to the beam splitter 2. The Therefore, it is possible to omit at least one of the collimating lens 41 and the condensing lens 42 among the optical members, and the optical communication module 3 can be reduced in size and cost. Furthermore, since the optical path length from the semiconductor laser 31 to the optical fiber 33 can be shortened, the optical communication module 3 can be downsized and the optical coupling efficiency can be improved.

本実施形態の光通信モジュール3は、反射光Bを光ファイバ33へと結合させて、透過光Cを波長モニタリングに用いているが、この態様に限定されるものではなく、透過光Cを光ファイバ33へと結合させて、反射光Bを波長モニタリングに用いるような構成であってもよい。   In the optical communication module 3 of the present embodiment, the reflected light B is coupled to the optical fiber 33 and the transmitted light C is used for wavelength monitoring. However, the present invention is not limited to this mode. The configuration may be such that the reflected light B is used for wavelength monitoring by being coupled to the fiber 33.

1、2 ビームスプリッタ
3 光通信モジュール
10 プリズム
11 反射面
12 透過面
13 入射面
14 出射面
20 反射防止膜
22、23、24 光学機能面
31 半導体レーザ
32 フォトダイオード
33 光ファイバ
41 コリメートレンズ
42 集光レンズ
43 バンドパスフィルタ
50 パッケージ
A 入射光
B 反射光
C 透過光
D 入射角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2 Beam splitter 3 Optical communication module 10 Prism 11 Reflecting surface 12 Transmitting surface 13 Incident surface 14 Outgoing surface 20 Antireflection film 22, 23, 24 Optical functional surface 31 Semiconductor laser 32 Photodiode 33 Optical fiber 41 Collimating lens 42 Condensing Lens 43 Bandpass filter 50 Package A Incident light B Reflected light C Transmitted light D Incident angle

Claims (5)

入射光を反射光と透過光とに分岐させるビームスプリッタにおいて、
入射光の光軸に対して臨界角より大きい角度で傾斜して形成された反射面と、
前記入射光の一部を透過させる透過面と、を有し、
前記透過面は、入射光の光軸に対してブリュースタ角以下の傾斜角を有して前記反射面の一部に設けられていることを特徴とするビームスプリッタ。
In a beam splitter that splits incident light into reflected light and transmitted light,
A reflective surface formed at an angle greater than the critical angle with respect to the optical axis of the incident light;
A transmission surface that transmits a part of the incident light,
The beam splitter, wherein the transmission surface has an inclination angle equal to or less than a Brewster angle with respect to an optical axis of incident light and is provided on a part of the reflection surface.
プリズムを有して構成されており、前記反射面及び前記透過面は前記プリズムと一体に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のビームスプリッタ。   The beam splitter according to claim 1, wherein the beam splitter is configured to include a prism, and the reflection surface and the transmission surface are formed integrally with the prism. 前記透過面には反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のビームスプリッタ。   The beam splitter according to claim 1, wherein an antireflection film is formed on the transmission surface. 前記入射光が入射する入射面と、前記反射光が出射する出射面とを有し、
前記入射面及び前記出射面の少なくとも一方には光学機能面が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のビームスプリッタ。
Having an incident surface on which the incident light is incident and an exit surface from which the reflected light is emitted;
The beam splitter according to any one of claims 1 to 3, wherein an optical functional surface is formed on at least one of the incident surface and the exit surface.
半導体レーザと、前記半導体レーザからの光を受光する光ファイバと、前記半導体レーザからの光を受光する受光素子と、前記半導体レーザと前記光ファイバ及び前記半導体レーザと前記受光素子とを光学的に結合させるビームスプリッタとを有し、
該ビームスプリッタは、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のビームスプリッタであることを特徴とする光通信モジュール。
Optically connecting a semiconductor laser, an optical fiber that receives light from the semiconductor laser, a light receiving element that receives light from the semiconductor laser, the semiconductor laser, the optical fiber, the semiconductor laser, and the light receiving element A beam splitter to be coupled,
5. The optical communication module according to claim 1, wherein the beam splitter is the beam splitter according to any one of claims 1 to 4.
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