JP2867859B2 - 双方向伝送用光送受信モジュール - Google Patents
双方向伝送用光送受信モジュールInfo
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- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、双方向伝送用光送受信
モジュールに関し、特に光送信用の光源と光受信用の受
光素子を一体化した光送受信モジュールの構造に関す
る。
モジュールに関し、特に光送信用の光源と光受信用の受
光素子を一体化した光送受信モジュールの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】波長分割多重双方向伝送用の従来の光送
受信モジュールとして、例えば特開平４−１７５７０５
号公報（文献１）に記載された技術が知られている。図
３は、上記公報に記載の従来の双方向伝送用光送受信モ
ジュールの構成図である。
受信モジュールとして、例えば特開平４−１７５７０５
号公報（文献１）に記載された技術が知られている。図
３は、上記公報に記載の従来の双方向伝送用光送受信モ
ジュールの構成図である。
【０００３】図３において、光導波路基板３８には、発
光側光導波路３２、受光側光導波路４１、中間光導波路
３４の３本の光導波路が形成されている。ここで、発光
側光導波路３２と中間光導波路３４は、合波分波部４０
となる互いに近接した部分を有する。この合波分波部で
は、波長λ2 の光に対しては完全結合長となる長さに設
定されており、また波長λ1 の光に対しては一旦他方の
光導波路に移行した光が再び元の光導波路に戻るような
条件に設定されている。また、中間光導波路３４と受光
側光導波路も光導波路基板３８の端部近傍で方向性結合
部３３を形成する互いに近接された部分を有する。ここ
では、波長λ2 の光に対して完全結合長となる長さのほ
ぼ半分の長さで切断され、切断された端面には反射膜３
５が配置されている。
光側光導波路３２、受光側光導波路４１、中間光導波路
３４の３本の光導波路が形成されている。ここで、発光
側光導波路３２と中間光導波路３４は、合波分波部４０
となる互いに近接した部分を有する。この合波分波部で
は、波長λ2 の光に対しては完全結合長となる長さに設
定されており、また波長λ1 の光に対しては一旦他方の
光導波路に移行した光が再び元の光導波路に戻るような
条件に設定されている。また、中間光導波路３４と受光
側光導波路も光導波路基板３８の端部近傍で方向性結合
部３３を形成する互いに近接された部分を有する。ここ
では、波長λ2 の光に対して完全結合長となる長さのほ
ぼ半分の長さで切断され、切断された端面には反射膜３
５が配置されている。
【０００４】光導波路基板３８の発光側光導波路３２の
端部には、基板上にＶ溝４５が形成され、このＶ溝４５
の上に短尺光ファイバ４２は配置されている。発光素子
パッケージ３６の発光素子と発光側光導波路３２は短尺
光ファイバ４３を介して光学的に結合されている。同様
に、受光側光導波路４１の端部にも、基板上にＶ溝４６
が形成され、このＶ溝４６の上に短尺光ファイバ４３が
配置され、これを介して受光側光導波路４１と受光素子
パッケージ３７の受光素子が光学的に結合されている。
さらに、共通光導波路３１の端部には、Ｖ溝４４が形成
されており、ここに伝送路に接続される光ファイバ３９
が配置され、共通光導波路３１と光ファイバ３９が光学
的に接続されている。
端部には、基板上にＶ溝４５が形成され、このＶ溝４５
の上に短尺光ファイバ４２は配置されている。発光素子
パッケージ３６の発光素子と発光側光導波路３２は短尺
光ファイバ４３を介して光学的に結合されている。同様
に、受光側光導波路４１の端部にも、基板上にＶ溝４６
が形成され、このＶ溝４６の上に短尺光ファイバ４３が
配置され、これを介して受光側光導波路４１と受光素子
パッケージ３７の受光素子が光学的に結合されている。
さらに、共通光導波路３１の端部には、Ｖ溝４４が形成
されており、ここに伝送路に接続される光ファイバ３９
が配置され、共通光導波路３１と光ファイバ３９が光学
的に接続されている。
【０００５】上記構成において、発光素子パッケージ３
６から短尺光ファイバ４２を介して発光側光導波路３２
に入射された波長λ1 の光信号は、合波分波部４０、共
通光導波路３１を伝搬して、伝送路に接続される光ファ
イバ３９に送出される。一方、伝送路から光ファイバ３
９を通して入射された波長λ2 の光は、合波分波部４０
で分波され、中間光導波路３４に導かれ、方向性結合部
３３を通ると同時に反射膜３５で反射されて、受光用光
導波路４１に導かれて光ファイバ２５を通って受光素子
パッケージ２６に入射される。
６から短尺光ファイバ４２を介して発光側光導波路３２
に入射された波長λ1 の光信号は、合波分波部４０、共
通光導波路３１を伝搬して、伝送路に接続される光ファ
イバ３９に送出される。一方、伝送路から光ファイバ３
９を通して入射された波長λ2 の光は、合波分波部４０
で分波され、中間光導波路３４に導かれ、方向性結合部
３３を通ると同時に反射膜３５で反射されて、受光用光
導波路４１に導かれて光ファイバ２５を通って受光素子
パッケージ２６に入射される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】文献１記載の構造は、
発光素子パッケージ３６から出射された波長λ1 の光
で、共通光導波路３１と光ファイバ３９の境界で反射さ
れた光や、伝送路からの反射戻り光は、ほとんどは合波
分波部４０で中間光導波路３４に結合せず、発光側光導
波路３２側に戻る。ここで、たとえ中間光導波路１７側
にわずかに漏れたとしても、さらに方向性結合部３３の
端部に配置された反射膜３５に波長λ2 の光のみを反射
させ波長λ1 の光を透過させるフィルタを用いれば、波
長λ1 の光は受光側光導波路４１にはほとんど結合しな
い。従って、受信側のクロストークを非常に低くするこ
とができるため、発光素子パッケージ３６から出射され
た波長λ1 の光信号が受光素子パッケージ３７に漏れる
のを防ぐのに適しているといえる。
発光素子パッケージ３６から出射された波長λ1 の光
で、共通光導波路３１と光ファイバ３９の境界で反射さ
れた光や、伝送路からの反射戻り光は、ほとんどは合波
分波部４０で中間光導波路３４に結合せず、発光側光導
波路３２側に戻る。ここで、たとえ中間光導波路１７側
にわずかに漏れたとしても、さらに方向性結合部３３の
端部に配置された反射膜３５に波長λ2 の光のみを反射
させ波長λ1 の光を透過させるフィルタを用いれば、波
長λ1 の光は受光側光導波路４１にはほとんど結合しな
い。従って、受信側のクロストークを非常に低くするこ
とができるため、発光素子パッケージ３６から出射され
た波長λ1 の光信号が受光素子パッケージ３７に漏れる
のを防ぐのに適しているといえる。
【０００７】しかしながら、上述の従来の構造は、伝送
路から入射された波長λ2 の光は、合波分波部４０と方
向性結合器３３の２箇所で合波分波損失を招いてしま
う。しかも、この光は反射膜３５で反射されて折り返さ
れるため、光導波路基板３８の全長の約２倍の光導波路
長を伝搬する必要がある。このため、光導波路損失も大
きくなり、一定の受信レベルを保って受光することが困
難であった。
路から入射された波長λ2 の光は、合波分波部４０と方
向性結合器３３の２箇所で合波分波損失を招いてしま
う。しかも、この光は反射膜３５で反射されて折り返さ
れるため、光導波路基板３８の全長の約２倍の光導波路
長を伝搬する必要がある。このため、光導波路損失も大
きくなり、一定の受信レベルを保って受光することが困
難であった。
【０００８】また、発光素子パッケージ３６と伝送路に
接続される光ファイバ４２は基板３８を挟んで対向する
位置に配置されているため、文献１に記載のような短尺
光ファイバを用いて発光素子パッケージと光導波路を結
合させる構成をとる場合、基板の両側にＶ溝等の加工が
必要となり、導波路基板の小型化や低価格化に制限を受
けていた。
接続される光ファイバ４２は基板３８を挟んで対向する
位置に配置されているため、文献１に記載のような短尺
光ファイバを用いて発光素子パッケージと光導波路を結
合させる構成をとる場合、基板の両側にＶ溝等の加工が
必要となり、導波路基板の小型化や低価格化に制限を受
けていた。
【０００９】さらに、上述の従来の構成では、発光素子
パッケージ３６に結合させるために用いられる短尺光フ
ァイバ４２を配置するＶ溝が形成された側に、反射膜３
５を配置する必要があり、構成上複雑になるという問題
も生じる。
パッケージ３６に結合させるために用いられる短尺光フ
ァイバ４２を配置するＶ溝が形成された側に、反射膜３
５を配置する必要があり、構成上複雑になるという問題
も生じる。
【００１０】本発明の目的は、上述の各欠点を解決し、
構成が簡易なために小形化、低価格化にも適しており、
しかも従来よりも優れた特性を有する双方向用光送受信
モジュールを提供することにある。
構成が簡易なために小形化、低価格化にも適しており、
しかも従来よりも優れた特性を有する双方向用光送受信
モジュールを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上述の欠点を除去するた
めに、本発明の光送受信モジュールは、第１の光信号を
送出する手段と、第１の光信号を伝送路に導く第１の光
導波体と、第２の光信号を受信する手段と、第２の信号
を前記伝送路から導く第２の光導波体と第１の光導波体
と第２の光導波体が、モード結合が生じるように互いに
近接されて配置された方向性結合器において、方向性結
合器の第１の光信号の波長の光に対する完全結合長をＬ
としたときに、方向性結合部の長さが、完全結合長Ｌの
ほぼ２分の１となる方向性結合器の一部からなる方向性
結合部と、方向性結合部の終端に配置された、第１およ
び第２の光導波体に対してほぼ垂直に、第１の光信号の
少なくとも一部を反射し、第２の光信号の少なくとも一
部を透過させるフィルタと、フィルタを介して、方向性
結合部と対向する側に配置された、第２の光信号を受信
する手段とを備えたことを特徴としている。
めに、本発明の光送受信モジュールは、第１の光信号を
送出する手段と、第１の光信号を伝送路に導く第１の光
導波体と、第２の光信号を受信する手段と、第２の信号
を前記伝送路から導く第２の光導波体と第１の光導波体
と第２の光導波体が、モード結合が生じるように互いに
近接されて配置された方向性結合器において、方向性結
合器の第１の光信号の波長の光に対する完全結合長をＬ
としたときに、方向性結合部の長さが、完全結合長Ｌの
ほぼ２分の１となる方向性結合器の一部からなる方向性
結合部と、方向性結合部の終端に配置された、第１およ
び第２の光導波体に対してほぼ垂直に、第１の光信号の
少なくとも一部を反射し、第２の光信号の少なくとも一
部を透過させるフィルタと、フィルタを介して、方向性
結合部と対向する側に配置された、第２の光信号を受信
する手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】本発明は、上記構成のなかで、光導波体は
基板上に形成された光導波路により構成される。また、
第１の光信号と第２の光信号はほぼ同じ波長の光とし、
フィルタにはハーフミラーが、あるいは、第１の光信号
は波長λ1 の光とし、これと異なる波長λ2 の光を第２
の光信号として用いて、フィルタには発光側の第１の光
信号を反射させ、受光側の第２の光を透過させる波長フ
ィルタが用いられる。
基板上に形成された光導波路により構成される。また、
第１の光信号と第２の光信号はほぼ同じ波長の光とし、
フィルタにはハーフミラーが、あるいは、第１の光信号
は波長λ1 の光とし、これと異なる波長λ2 の光を第２
の光信号として用いて、フィルタには発光側の第１の光
信号を反射させ、受光側の第２の光を透過させる波長フ
ィルタが用いられる。
【００１３】さらに、発光／受光側とも直接に発光素子
および受光素子と光導波路を結合させる構成か、あるい
は光ファイバを介して各素子に結合される構成をもつ。
および受光素子と光導波路を結合させる構成か、あるい
は光ファイバを介して各素子に結合される構成をもつ。
【００１４】本発明は、特に、基板上に２本の光導波路
を近接させて、波長λ1 の光に対して完全結合長Ｌとな
る長さの２分の１の長さをもつ方向性結合部で構成され
る合波分波器を形成し、この方向性結合部の終端部に波
長λ1 の光を反射させ、波長λ2 の光を透過させるフィ
ルタを配置している。そして、第１の光導波路からは発
光素子から送信光を入射して、方向性結合部で第２の光
導波路にモード結合により移行させるとともに、方向性
結合器の完全結合長Ｌの半分の位置でフィルタにより折
り返し、完全に第２の光導波路に移行させ、光ファイバ
を通して伝送路に送出させる。一方、伝送路から光ファ
イバを通して、第２の光導波路に入射された波長λ2 の
受信光は、方向性結合部で一部の光は第１の光導波路に
移行しつつも、受信光のすべてはフィルタに達してこれ
を透過し、フィルタを介して反対側に配置された受光素
子、あるいはこれに接続されるコア径の大きい光ファイ
バに結合される。
を近接させて、波長λ1 の光に対して完全結合長Ｌとな
る長さの２分の１の長さをもつ方向性結合部で構成され
る合波分波器を形成し、この方向性結合部の終端部に波
長λ1 の光を反射させ、波長λ2 の光を透過させるフィ
ルタを配置している。そして、第１の光導波路からは発
光素子から送信光を入射して、方向性結合部で第２の光
導波路にモード結合により移行させるとともに、方向性
結合器の完全結合長Ｌの半分の位置でフィルタにより折
り返し、完全に第２の光導波路に移行させ、光ファイバ
を通して伝送路に送出させる。一方、伝送路から光ファ
イバを通して、第２の光導波路に入射された波長λ2 の
受信光は、方向性結合部で一部の光は第１の光導波路に
移行しつつも、受信光のすべてはフィルタに達してこれ
を透過し、フィルタを介して反対側に配置された受光素
子、あるいはこれに接続されるコア径の大きい光ファイ
バに結合される。
【００１５】上述のように、本発明の構成では、受光素
子をフィルタを介して方向性結合部の反対側に配置した
ので、光導波路は発光素子に接続される光導波路と伝送
路側の光ファイバに接続される２本のみでよいことにな
る。また、発光素子と伝送路側の光ファイバは基板に対
して同じ側に配置されるので、発光素子と光導波路をＶ
溝を介して結合させる従来のような構成をとっても、基
板の構成は複雑にならず、基板自体も小形化できる。こ
のような構成が可能なのは、一般に受光素子の受光径
は、光導波路や光導波路を２本近接させて構成した方向
性結合器の全幅にに比べて十分大きいため、方向性結合
部が形成された側に配置しても受光可能なことによる。
子をフィルタを介して方向性結合部の反対側に配置した
ので、光導波路は発光素子に接続される光導波路と伝送
路側の光ファイバに接続される２本のみでよいことにな
る。また、発光素子と伝送路側の光ファイバは基板に対
して同じ側に配置されるので、発光素子と光導波路をＶ
溝を介して結合させる従来のような構成をとっても、基
板の構成は複雑にならず、基板自体も小形化できる。こ
のような構成が可能なのは、一般に受光素子の受光径
は、光導波路や光導波路を２本近接させて構成した方向
性結合器の全幅にに比べて十分大きいため、方向性結合
部が形成された側に配置しても受光可能なことによる。
【００１６】
【実施例】次に図面を参照して本発明の一実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１７】図１は本発明の一実施例の双方向伝送用光
送受信モジュールの基本構成図である。図１では、光導
波路基板と発光素子、受光素子等の光学素子のみが示さ
れている。図において伝送路側光導波路１および発光側
光導波路２は一部が近接されるように光導波路基板８の
上に形成されている。近接された部分では方向性結合器
により分波合波部３が形成されており、片側の光導波路
から伝搬されてきた光は、モード結合を生じて他方の光
導波路で移行される。この方向性結合器は、波長λ1 の
光に対しては全長がＬであるときに完全結合長となり、
片側の光導波路から伝搬されてきた光が完全に他方の光
導波路に移行する条件で形成されている。そして、ここ
では、この完全結合長Ｌのちょうど２分の１の長さのと
ころで切断され光導波路基板８の端面４が形成されてい
る。この端面４には、送信光となる波長λ1 の光を反射
させ、伝送路から入力される受信光の波長λ2 の光を透
過させるフィルタ５が配置されている。
送受信モジュールの基本構成図である。図１では、光導
波路基板と発光素子、受光素子等の光学素子のみが示さ
れている。図において伝送路側光導波路１および発光側
光導波路２は一部が近接されるように光導波路基板８の
上に形成されている。近接された部分では方向性結合器
により分波合波部３が形成されており、片側の光導波路
から伝搬されてきた光は、モード結合を生じて他方の光
導波路で移行される。この方向性結合器は、波長λ1 の
光に対しては全長がＬであるときに完全結合長となり、
片側の光導波路から伝搬されてきた光が完全に他方の光
導波路に移行する条件で形成されている。そして、ここ
では、この完全結合長Ｌのちょうど２分の１の長さのと
ころで切断され光導波路基板８の端面４が形成されてい
る。この端面４には、送信光となる波長λ1 の光を反射
させ、伝送路から入力される受信光の波長λ2 の光を透
過させるフィルタ５が配置されている。
【００１８】上記構成で、発光素子６から出射され発光
側光導波路２を伝搬してきた送信光は、合波分波部３を
構成する方向性結合器に達するとモード結合により徐々
に伝送路側光導波路１に移行し、フィルタ５の近傍に達
したときにほぼ半分が移行し終えている。そこで、フィ
ルタ５により全反射され、残りの光はさらに伝送路側光
導波路に移行され、最終的にはすべての光が伝送路側光
導波路１に移行される。
側光導波路２を伝搬してきた送信光は、合波分波部３を
構成する方向性結合器に達するとモード結合により徐々
に伝送路側光導波路１に移行し、フィルタ５の近傍に達
したときにほぼ半分が移行し終えている。そこで、フィ
ルタ５により全反射され、残りの光はさらに伝送路側光
導波路に移行され、最終的にはすべての光が伝送路側光
導波路１に移行される。
【００１９】一方、伝送路側光導波路１から入射された
受信光である波長λ2 の光は、合波分波部３に達すると
一部の光が発光側光導波路に移行される。ここで、受信
光の波長がλ1 と異なるので、移行の様相も送信光とは
異なり、波長フィルタ５に達したときに必ずしも半分が
発光素子側光導波路に移行されているとは限らない。し
かしながら、合波分波部３におけるモード結合の状態よ
らず、フィルタ５に達した受信光はフィルタ５を透過し
て、受光素子７に入射される。一般に、受光素子の受光
径は３０μｍ以上であり、方向性結合器により構成され
る合波分波部３の２本の光導波路を含む全幅は３０μｍ
程度である。従って、受信光の合波分波部３でのモード
結合の状態によらず、フィルタ５を透過した光はほぼす
べてが受光素子７で受光されることになる。
受信光である波長λ2 の光は、合波分波部３に達すると
一部の光が発光側光導波路に移行される。ここで、受信
光の波長がλ1 と異なるので、移行の様相も送信光とは
異なり、波長フィルタ５に達したときに必ずしも半分が
発光素子側光導波路に移行されているとは限らない。し
かしながら、合波分波部３におけるモード結合の状態よ
らず、フィルタ５に達した受信光はフィルタ５を透過し
て、受光素子７に入射される。一般に、受光素子の受光
径は３０μｍ以上であり、方向性結合器により構成され
る合波分波部３の２本の光導波路を含む全幅は３０μｍ
程度である。従って、受信光の合波分波部３でのモード
結合の状態によらず、フィルタ５を透過した光はほぼす
べてが受光素子７で受光されることになる。
【００２０】図２は、本発明の一実施例の双方向伝送用
光送受信モジュールの斜視図である。図２に示される双
方向伝送用光送受信モジュールは、波長１．３１μｍの
光信号を送出し、波長１．５５μｍの受信光を受信する
機能をもつ２波長分割多重伝送用双方向光送受信モジュ
ールである。
光送受信モジュールの斜視図である。図２に示される双
方向伝送用光送受信モジュールは、波長１．３１μｍの
光信号を送出し、波長１．５５μｍの受信光を受信する
機能をもつ２波長分割多重伝送用双方向光送受信モジュ
ールである。
【００２１】光導波路基板１８はシリコンを材料とし、
この基板１８の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＳｉＯ2 が堆
積され、さらにゲルマニウムがドープされてコアとなる
高屈折率部分（図示省略）が形成されて伝送路側光導波
路１１と発光側光導波路１２が形成されている。伝送路
側光導波路１１と発光側光導波路１２は光導波路基板１
８の片側で互いに近接された部分からなる合波分波部１
３を有する。
この基板１８の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａ
ｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＳｉＯ2 が堆
積され、さらにゲルマニウムがドープされてコアとなる
高屈折率部分（図示省略）が形成されて伝送路側光導波
路１１と発光側光導波路１２が形成されている。伝送路
側光導波路１１と発光側光導波路１２は光導波路基板１
８の片側で互いに近接された部分からなる合波分波部１
３を有する。
【００２２】また、この合波分波部１３とは反対側に
は、光導波路基板１８の表面にシリコンの化学的異方性
エッチングを用いて２つのＶ溝（図示省略）が形成され
ている。このＶ溝の一方には、伝送路に接続される光フ
ァイバ１９が、そのコアが伝送路側光導波路のコアの位
置に一致するようにして両者が光学的に結合するように
配置、固定されている。また、他方のＶ溝には、あらか
じめ別のシリコン基板からなるＳｉベースに配置された
結合用短尺光ファイバ２１と、これに光学的に結合する
ように固着された半導体レーザダイオード１６からなる
光結合系ユニットが配置されている。半導体レーザダイ
オード１６から出射された光は、結合用短尺光ファイバ
に一旦結合され、これを介して発光側光導波路と光学的
に結合される。
は、光導波路基板１８の表面にシリコンの化学的異方性
エッチングを用いて２つのＶ溝（図示省略）が形成され
ている。このＶ溝の一方には、伝送路に接続される光フ
ァイバ１９が、そのコアが伝送路側光導波路のコアの位
置に一致するようにして両者が光学的に結合するように
配置、固定されている。また、他方のＶ溝には、あらか
じめ別のシリコン基板からなるＳｉベースに配置された
結合用短尺光ファイバ２１と、これに光学的に結合する
ように固着された半導体レーザダイオード１６からなる
光結合系ユニットが配置されている。半導体レーザダイ
オード１６から出射された光は、結合用短尺光ファイバ
に一旦結合され、これを介して発光側光導波路と光学的
に結合される。
【００２３】合波分波部１３は、送信光の波長である波
長λ1 の光に対して完全結合長Ｌをなす条件で方向性結
合器が形成され、その２分の１の長さの部分で端面１４
が形成されている。そして、この端面１４には、波長λ
1 （λ1 ＝１．３１μｍ）の光を透過させ、受信光であ
る波長λ2 （λ2 ＝１．５５μｍ）の光を透過させる誘
電体多層膜フィルタ１５が樹脂により貼付られている。
このフィルタ１５は、ＢＫ７ガラスに蒸着される誘電体
多層膜フィルタにより構成されている。このような構成
により、合波分波部３に達した波長λ1 の光は、モード
結合による移行と、フィルタ１５での反射によりほぼす
べての光が他方の光導波路に折り返される。一方、波長
λ2 の光は一部がモード結合により他方の光導波路に移
行することはあっても、結局ほぼすべての光がフィルタ
１５を透過することになる。
長λ1 の光に対して完全結合長Ｌをなす条件で方向性結
合器が形成され、その２分の１の長さの部分で端面１４
が形成されている。そして、この端面１４には、波長λ
1 （λ1 ＝１．３１μｍ）の光を透過させ、受信光であ
る波長λ2 （λ2 ＝１．５５μｍ）の光を透過させる誘
電体多層膜フィルタ１５が樹脂により貼付られている。
このフィルタ１５は、ＢＫ７ガラスに蒸着される誘電体
多層膜フィルタにより構成されている。このような構成
により、合波分波部３に達した波長λ1 の光は、モード
結合による移行と、フィルタ１５での反射によりほぼす
べての光が他方の光導波路に折り返される。一方、波長
λ2 の光は一部がモード結合により他方の光導波路に移
行することはあっても、結局ほぼすべての光がフィルタ
１５を透過することになる。
【００２４】フィルタ１５を介して光導波路基板１８と
反対側には、ブロック２３に固定されたＩｎＧａＡｓ−
ＡＰＤ（３元−ＡＰＤ）が配置されている。この３元Ａ
ＰＤの受光系は約５０μｍあり、フィルタ３５を透過し
た光のほぼすべてが有効に受光される。
反対側には、ブロック２３に固定されたＩｎＧａＡｓ−
ＡＰＤ（３元−ＡＰＤ）が配置されている。この３元Ａ
ＰＤの受光系は約５０μｍあり、フィルタ３５を透過し
た光のほぼすべてが有効に受光される。
【００２５】ここで、上記光導波路は、合波分波部１３
はコアサイズが４μｍ、クラッドの屈折率が１．４６
９、比屈折率差が０．２５％になるように形成されてい
る。合波分波部１３における光導波路間間隔を１０μｍ
とした場合、発光素子の波長１．３１μｍに対する完全
結合長Ｌは約９ｍｍとなる。従って、本実施例の構成に
おける合波分波部１３の長さはその２分の１の約４．５
ｍｍとなる。また、光導波路の曲率半径を１０ｍｍと
し、伝送路側光導波路１１および発光側光導波路１２の
間隔を２ｍｍに設定した場合、端面から合波分波部１３
までの長さは約８．７ｍｍとなる。これに、合波分波部
１３の長さと、Ｖ溝部分の長さ４ｍｍを加えても、光導
波路基板１８の全長は１７．２ｍｍとなり、同一条件で
設計された従来の構成に比べても１０ｍｍ程度短くなっ
ている。
はコアサイズが４μｍ、クラッドの屈折率が１．４６
９、比屈折率差が０．２５％になるように形成されてい
る。合波分波部１３における光導波路間間隔を１０μｍ
とした場合、発光素子の波長１．３１μｍに対する完全
結合長Ｌは約９ｍｍとなる。従って、本実施例の構成に
おける合波分波部１３の長さはその２分の１の約４．５
ｍｍとなる。また、光導波路の曲率半径を１０ｍｍと
し、伝送路側光導波路１１および発光側光導波路１２の
間隔を２ｍｍに設定した場合、端面から合波分波部１３
までの長さは約８．７ｍｍとなる。これに、合波分波部
１３の長さと、Ｖ溝部分の長さ４ｍｍを加えても、光導
波路基板１８の全長は１７．２ｍｍとなり、同一条件で
設計された従来の構成に比べても１０ｍｍ程度短くなっ
ている。
【００２６】以上述べた本発明の一実施例の構成によ
り、波長λ1 の光信号を伝送路に送出し、伝送路から入
射される波長λ2 の光信号を受信することができる。従
来の光送受信モジュールにくらべ、光導波路基板上に形
成されている光導波路の本数も少なく、反射箇所や合波
分波される箇所も少ないため低損失化が可能である。ま
た、発光素子側の短尺光ファイバと伝送路に接続される
光ファイバのそれぞれを配置するＶ溝は、光導波路基板
の同じ側に形成すればよいので、小形化が可能である。
り、波長λ1 の光信号を伝送路に送出し、伝送路から入
射される波長λ2 の光信号を受信することができる。従
来の光送受信モジュールにくらべ、光導波路基板上に形
成されている光導波路の本数も少なく、反射箇所や合波
分波される箇所も少ないため低損失化が可能である。ま
た、発光素子側の短尺光ファイバと伝送路に接続される
光ファイバのそれぞれを配置するＶ溝は、光導波路基板
の同じ側に形成すればよいので、小形化が可能である。
【００２７】次に、本発明の光送受信モジュールの変形
例について説明する。上述の本発明の一実施例では、光
送受信モジュールの発光素子として、半導体レーザダイ
オードが用いられたが、光源には発光ダイオードを用い
てもよい。また、モジュール内に発光素子を一体化して
内蔵するのではなく、発光側光導波路に光ファイバを接
続し、外部から送信光を入力してもよい。受光側も同様
に、受光素子を直接配置する代わりに一旦光ファイバに
結合させて、この光ファイバを介して受光素子に結合さ
せてもよい。但し、この場合には、フィルタを透過した
光を効率的に光ファイバに結合させるためには、コア径
が近接して形成された２本の光導波路の全幅よりも同じ
か大きい大口径の光ファイバを用いる必要がある。
例について説明する。上述の本発明の一実施例では、光
送受信モジュールの発光素子として、半導体レーザダイ
オードが用いられたが、光源には発光ダイオードを用い
てもよい。また、モジュール内に発光素子を一体化して
内蔵するのではなく、発光側光導波路に光ファイバを接
続し、外部から送信光を入力してもよい。受光側も同様
に、受光素子を直接配置する代わりに一旦光ファイバに
結合させて、この光ファイバを介して受光素子に結合さ
せてもよい。但し、この場合には、フィルタを透過した
光を効率的に光ファイバに結合させるためには、コア径
が近接して形成された２本の光導波路の全幅よりも同じ
か大きい大口径の光ファイバを用いる必要がある。
【００２８】また、以上説明した本発明の一実施例は、
互いに異なる２つの波長の光による２波長分割多重双方
向伝送用光送受信モジュールであるが、フィルタ３５を
ハーフミラーとし、送信光と受信光に同じ波長の光を用
いてもよい。この場合は、送信と受信を時間的に切り分
けて伝送する半二重双方向伝送用として、本発明の光送
受信モジュールを構成することができる。
互いに異なる２つの波長の光による２波長分割多重双方
向伝送用光送受信モジュールであるが、フィルタ３５を
ハーフミラーとし、送信光と受信光に同じ波長の光を用
いてもよい。この場合は、送信と受信を時間的に切り分
けて伝送する半二重双方向伝送用として、本発明の光送
受信モジュールを構成することができる。
【００２９】上記の構成のモジュールでは、フィルタの
代わりにハーフミラーが用いられているので、半導体レ
ーザダイオードから出射された送信光の一部は、ハーフ
ミラーを透過して受光素子で受光される。この光の強度
をモニタして、半導体レーザダイオードの光出力を制御
するための監視用として用いることも可能である。これ
により、従来は半導体レーザダイオードの後方からの出
射光によるモニタ用のフォトダイオードが不要になる。
代わりにハーフミラーが用いられているので、半導体レ
ーザダイオードから出射された送信光の一部は、ハーフ
ミラーを透過して受光素子で受光される。この光の強度
をモニタして、半導体レーザダイオードの光出力を制御
するための監視用として用いることも可能である。これ
により、従来は半導体レーザダイオードの後方からの出
射光によるモニタ用のフォトダイオードが不要になる。
【００３０】一般に、発光素子に半導体レーザダイオー
ドが用いられた場合、基板短面や接続点等で反射された
反射戻り光が半導体レーザダイオードに再入射され、発
振が不安定になることがある。本発明の光送受信モジュ
ールの構成では、半導体レーザダイオードから出射され
た光の大半は合波分波部を経て光導波路端面にあるフィ
ルタあるいはハーフミラーで反射されて伝送路側光導波
路に結合されるが、合波分波部のアイソレーション特性
が悪い場合、一部の光が伝送路側でなく発光側光導波路
に結合され、再び半導体レーザダイオード側に戻ること
がある。しかしながら、この点に関しては、上述の本発
明の一実施例でも、合波分波部のアイソレーションが３
０ｄＢ以上あり、反射戻り光が数１００ＭＨｚ程度の速
度の伝送では全く問題ないことが確認されている。
ドが用いられた場合、基板短面や接続点等で反射された
反射戻り光が半導体レーザダイオードに再入射され、発
振が不安定になることがある。本発明の光送受信モジュ
ールの構成では、半導体レーザダイオードから出射され
た光の大半は合波分波部を経て光導波路端面にあるフィ
ルタあるいはハーフミラーで反射されて伝送路側光導波
路に結合されるが、合波分波部のアイソレーション特性
が悪い場合、一部の光が伝送路側でなく発光側光導波路
に結合され、再び半導体レーザダイオード側に戻ること
がある。しかしながら、この点に関しては、上述の本発
明の一実施例でも、合波分波部のアイソレーションが３
０ｄＢ以上あり、反射戻り光が数１００ＭＨｚ程度の速
度の伝送では全く問題ないことが確認されている。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の双方向伝送
用光送受信モジュールは、伝送路側光導波路と発光素子
側光導波路の２本の光導波路の一部を近接させて方向性
結合器による合波分波器が形成され、送信光となる波長
λ1 の光に対して完全結合長となる長さの２分の１の位
置で端面を形成して、この端面には波長λ1 の光のみを
反射させ、波長λ2 の光は透過させる波長フィルタが配
置されている。このような構成、特に方向性結合器を完
全結合長の長さの半分で波長フィルタを用いて折り返す
構成を採用することにより、光導波路基板上を短い伝搬
距離で合波分波して、送信光を送信することができる。
一方、伝送路からの受信光を方向性結合器の完全結合長
の半分の長さの位置で受光素子に導くことができるの
で、伝搬損失を低減することができ、また小形化を図る
ことができるようになる。
用光送受信モジュールは、伝送路側光導波路と発光素子
側光導波路の２本の光導波路の一部を近接させて方向性
結合器による合波分波器が形成され、送信光となる波長
λ1 の光に対して完全結合長となる長さの２分の１の位
置で端面を形成して、この端面には波長λ1 の光のみを
反射させ、波長λ2 の光は透過させる波長フィルタが配
置されている。このような構成、特に方向性結合器を完
全結合長の長さの半分で波長フィルタを用いて折り返す
構成を採用することにより、光導波路基板上を短い伝搬
距離で合波分波して、送信光を送信することができる。
一方、伝送路からの受信光を方向性結合器の完全結合長
の半分の長さの位置で受光素子に導くことができるの
で、伝搬損失を低減することができ、また小形化を図る
ことができるようになる。
【図１】本発明の一実施例の双方向伝送用光送受信モジ
ュールの光学素子のみを示した基本構成図。
ュールの光学素子のみを示した基本構成図。
【図２】本発明の一実施例の双方向伝送用光送受信モジ
ュールの斜視図。
ュールの斜視図。
【図３】従来の双方向伝送用送受信モジュールの構成
図。
図。
１ 伝送路側光導波路 ２ 発光側光導波路 ３ 合波分波部 ４ 端面 ５ フィルタ ６ 発光素子 ７ 受光素子 ８ 光導波路基板 ９，１０ Ｖ溝 １１ 伝送路側光導波路 １２ 発光側光導波路 １３ 合波分波器 １４ 端面 １５ 誘電体多層膜フィルタ １６ 半導体レーザダイオード １７ ＩｎＧａＡｓ−ＡＰＤ（３元ＡＰＤ） １８ 光導波路基板 １９ 光ファイバ ２０ Ｓｉベース ２１ 結合用短尺光ファイバ ２２ 光結合系ユニット ２３ ブロック ３１ 共通光導波路 ３２ 発光側光導波路 ３３ 方向性結合部 ３４ 中間光導波路 ３５ 反射膜 ３６ 発光素子パッケージ ３７ 受光素子パッケージ ３８ 光導波路基板 ３９ 光ファイバ ４０ 合波分波部 ４１ 受光側光導波路 ４２，４３ 短尺光ファイバ ４４，４５，４６ Ｖ溝
Claims (11)
- 【請求項１】 第１の光信号を送出する手段と、 前記第１の光信号を伝送路に導く第１の光導波体と、 第２の光信号を受信する手段と、 前記第２の信号を前記伝送路から導く第２の光導波体と
前記第１の光導波体と前記第２の光導波体が、モード結
合が生じるように互いに近接されて配置された方向性結
合器において、 前記方向性結合器の前記第１の光信号の波長の光に対す
る完全結合長をＬとしたときに、前記方向性結合部の長
さが、前記完全結合長Ｌのほぼ２分の１となる前記方向
性結合器の一部からなる方向性結合部と、 前記方向性結合部の終端に配置された、前記第１および
第２の光導波体に対してほぼ垂直に、前記第１の光信号
の少なくとも一部を反射し、前記第２の光信号の少なく
とも一部を透過させるフィルタと、 前記フィルタを介して、前記方向性結合部と対向する側
に配置された、前記第２の光信号を受信する手段とを備
えたことを特徴とする光送受信モジュール。 - 【請求項２】 前記フィルタは、前記第１の光信号の少
なくとも一部を反射させ、前記第２の光信号の少なくと
も一部を透過させるハーフミラーであることを特徴とす
る請求項１記載の光送受信モジュール。 - 【請求項３】 前記第１の光信号は、波長λ1 の光であ
り、前記第２の光信号は前記波長λ1 とは異なる波長λ
2 の光であり、 前記フィルタは、波長λ1 の光を反射させ、波長λ2 の
光を透過させる波長フィルタであることを特徴とする請
求項１記載の光送受信モジュール。 - 【請求項４】 前記第１の光導波体および前記第２の光
導波体は、同一の基板に形成された第１の光導波路およ
び第２の光導波路であり、 前記方向性結合部は、前記基板に前記第１の光導波路と
前記第２の光導波路が近接されて形成されていることを
特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。 - 【請求項５】 第１の光信号を送出する手段と、 前記第１の光信号を入力する第１の光導波路と、 前記第１の光信号を送出するとともに第２の光信号を受
信する第２の光導波路と、 前記第１および第２の光導波路が、前記第１の光信号の
波長λ1 の光に対しては完全結合長の２分の１の長さと
なるように近接して形成された方向性結合部とを含む基
板と、 前記方向性結合部の終端に配置された前記第１の光信号
の少なくとも一部を反射し、前記第２の光信号の少なく
とも一部を透過するハーフミラーと、 前記第２の光導波路に接続される光ファイバと、 前記ハーフミラーを介して、前記第１および第２の光導
波路が近接して形成されている部分とは反対側の位置に
配置された前記第２の光信号を受信する手段とを備えた
ことを特徴とする光送受信モジュール。 - 【請求項６】 波長λ1 の第１の光信号を送出する手段
と、 前記第１の光信号を入力する第１の光導波路と、 前記第１の光信号を送出するとともに波長λ2 の第２の
光信号を受信する第２の光導波路と、 前記第１および第２の光導波路が、前記第１の光信号の
波長λ1 の光に対しては完全結合長の２分の１の長さと
なるように近接して形成された方向性結合部とを含む基
板と、 前記方向性結合部の終端に配置された前記波長λ1 の第
１の光信号を反射し、前記波長λ2 の第２の光信号を透
過するフィルタと、 前記第２の光導波路に接続される光ファイバと、 前記フィルタを介して、前記第１および第２の光導波路
が近接して形成されている部分とは反対側の位置に配置
された前記第２の光信号を受信する手段とを備えたこと
を特徴とする光送受信モジュール。 - 【請求項７】 前記波長λ1 の光信号を前記第１の光導
波路に送出する手段が、前記波長λ1 の光信号を送出す
る光源に接続された光ファイバであることを特徴とする
請求項５または請求項６記載の双方向伝送用光送受信モ
ジュール。 - 【請求項８】 前記波長λ1 の光信号を前記第１の光導
波路に送出する手段が、半導体レーザダイオードである
ことを特徴とする請求項５または請求項６記載の双方向
伝送用光送受信モジュール。 - 【請求項９】 前記波長λ1 の光信号を前記第１の光導
波路に送出する手段が、発光ダイオードであることを特
徴とする請求項５または請求項６記載の双方向伝送用光
送受信モジュール。 - 【請求項１０】 前記第２の光信号を受信する手段は、 前記波長λ2 の光信号を受光する受光素子に接続され、
前記方向性結合部の終端における前記第１の光導波路の
外側から前記第２の光導波路の外側までの幅よりも広い
コア径を有する光ファイバであることを特徴とする請求
項５または請求項６記載の双方向伝送用光送受信モジュ
ール。 - 【請求項１１】 前記第２の光信号を受信する手段は、 前記波長λ2 の光信号を受光する受光素子であることを
特徴とする請求項５または請求項６記載の双方向伝送用
光送受信モジュール。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311396A JP2867859B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 双方向伝送用光送受信モジュール |
| US08/354,204 US5633962A (en) | 1993-12-13 | 1994-12-12 | Bidirectional optical semiconductor apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311396A JP2867859B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 双方向伝送用光送受信モジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07168038A JPH07168038A (ja) | 1995-07-04 |
| JP2867859B2 true JP2867859B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=18016693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5311396A Expired - Fee Related JP2867859B2 (ja) | 1993-12-13 | 1993-12-13 | 双方向伝送用光送受信モジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5633962A (ja) |
| JP (1) | JP2867859B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3092499B2 (ja) * | 1995-12-04 | 2000-09-25 | 日本電気株式会社 | 導波路型光合波分波モジュール |
| JP2919329B2 (ja) * | 1995-12-30 | 1999-07-12 | 日本電気株式会社 | 光送受信モジュール |
| US6332719B1 (en) | 1997-06-25 | 2001-12-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical transmitter/receiver apparatus, method for fabricating the same and optical semiconductor module |
| JPH11352341A (ja) | 1998-06-04 | 1999-12-24 | Nec Corp | 導波路型波長多重光送受信モジュール |
| US6392296B1 (en) | 1998-08-31 | 2002-05-21 | Micron Technology, Inc. | Silicon interposer with optical connections |
| US6281042B1 (en) | 1998-08-31 | 2001-08-28 | Micron Technology, Inc. | Structure and method for a high performance electronic packaging assembly |
| US6255852B1 (en) | 1999-02-09 | 2001-07-03 | Micron Technology, Inc. | Current mode signal interconnects and CMOS amplifier |
| JP2000249875A (ja) | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Nec Corp | 光通信モジュール |
| US6516104B1 (en) * | 1999-06-25 | 2003-02-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical wiring device |
| US7554829B2 (en) | 1999-07-30 | 2009-06-30 | Micron Technology, Inc. | Transmission lines for CMOS integrated circuits |
| JP2001108847A (ja) * | 1999-10-07 | 2001-04-20 | Mitsubishi Electric Corp | 光モジュール |
| JP2002090560A (ja) * | 2000-09-13 | 2002-03-27 | Nec Corp | 光通信モジュールとその製造方法 |
| JP3902394B2 (ja) * | 2000-10-23 | 2007-04-04 | 日本電気株式会社 | 光通信モジュール及び光通信装置 |
| US6615615B2 (en) | 2001-06-29 | 2003-09-09 | Lightwave Microsystems Corporation | GePSG core for a planar lightwave circuit |
| US7101770B2 (en) * | 2002-01-30 | 2006-09-05 | Micron Technology, Inc. | Capacitive techniques to reduce noise in high speed interconnections |
| US7235457B2 (en) | 2002-03-13 | 2007-06-26 | Micron Technology, Inc. | High permeability layered films to reduce noise in high speed interconnects |
| JP3804834B2 (ja) * | 2003-03-25 | 2006-08-02 | 住友電気工業株式会社 | 光送受信モジュール |
| KR100506216B1 (ko) * | 2003-06-11 | 2005-08-05 | 삼성전자주식회사 | 방향성 결합기를 구비하는 광도파로 소자 |
| US7492992B1 (en) * | 2003-08-08 | 2009-02-17 | Neophotonics Corporation | Bi-directional PLC transceiver device |
| US8095016B2 (en) * | 2007-01-30 | 2012-01-10 | Nec Corporation | Bidirectional, optical transmitting/receiving module, optical transmitting/receiving device, and bidirectional optical transmitting/receiving module manufacturing method |
| WO2012119396A1 (zh) * | 2011-08-18 | 2012-09-13 | 华为技术有限公司 | 光收发一体组件和光收发模块 |
| JP2015197643A (ja) * | 2014-04-03 | 2015-11-09 | 日立金属株式会社 | 光通信モジュール |
| JP6477201B2 (ja) * | 2015-04-27 | 2019-03-06 | 富士通株式会社 | 光モジュール |
| JP2021189252A (ja) | 2020-05-27 | 2021-12-13 | 国立大学法人東京工業大学 | 光トランシーバ |
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|---|---|---|---|---|
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| JPH0451209A (ja) * | 1990-06-20 | 1992-02-19 | Hitachi Ltd | 波長多重送受信モジュール |
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| JP2579092B2 (ja) * | 1991-11-21 | 1997-02-05 | 日立電線株式会社 | 双方向光伝送用ｗｄｍモジュ−ル |
| EP0590379B1 (de) * | 1992-09-30 | 1997-07-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Optische Übertragungseinrichtung für die Übertragung optischer Signale im Wellenlängenmultiplex auf einer Vielzahl benachbarter optischer Trägerwellenlängen |
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