JP3125820B2 - Bidirectional module - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種光通信機器分野に
おいて用いられる双方向伝送モジュールに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bidirectional transmission module used in various optical communication equipment fields.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5に従来の波長多重双方向モジュール
の構造を示す(特開昭60−184216)。発光素子
パッケージ53、受光素子パッケージ54、コモンホル
ダ55及びガラスブロック56に干渉膜フィルタ57を
接着した光合分波器をセラミック基板51に実装した構
造となっている。2. Description of the Related Art FIG. 5 shows the structure of a conventional wavelength multiplexing bidirectional module (Japanese Patent Laid-Open No. 60-184216). The optical multiplexer / demultiplexer in which the interference film filter 57 is adhered to the light emitting element package 53, the light receiving element package 54, the common holder 55, and the glass block 56 is mounted on the ceramic substrate 51.
【0003】そして、図5に示すように発光素子パッケ
ージ53からの波長λ1の平行ビームは、干渉膜フィル
タ57、ガラスブロック56を通り、コモンホルダ55
で光ファイバ52に集光される。一方、光ファイバ52
からの波長λ2の光はコモンホルダ55で平行ビームに
変換され、干渉膜フィルタ57で反射してガラスブロッ
ク56を通って受光素子パッケージ54のレンズで受光
素子に集光される。発受光素子パッケージ53、54、
コモンホルダ55、ガラスブロック56に干渉膜フィル
タ57を接着した光合分波器をセラミック基板51上に
一体化した特徴を持っている。[0005] As shown in FIG. 5, a parallel beam having a wavelength λ 1 from a light emitting element package 53 passes through an interference film filter 57 and a glass block 56 and passes through a common holder 55.
Is focused on the optical fiber 52. On the other hand, the optical fiber 52
Is converted into a parallel beam by the common holder 55, is reflected by the interference film filter 57, passes through the glass block 56, and is focused on the light receiving element by the lens of the light receiving element package 54. Light emitting and receiving element packages 53, 54,
An optical multiplexer / demultiplexer in which an interference film filter 57 is bonded to a common holder 55 and a glass block 56 is integrated on a ceramic substrate 51.
【0004】上記のような構成をとる図5の双方向モジ
ュールは、光合分波を干渉膜フィルタ57で行うので、
合分波特性はフィルタの設計自由度が大きいことから比
較的容易に広帯域で低クロストークな合分波特性を得る
ことが可能であるという利点があった。また、セラミッ
ク基板51上に発光素子パッケージ53、受光素子パッ
ケージ54、ガラスブロック56、コモンホルダ55を
実装するため、多モード光ファイバに対しては無調整一
括組立が可能という利点があった。In the bidirectional module of FIG. 5 having the above-described structure, optical multiplexing and demultiplexing is performed by the interference filter 57.
The multiplexing / demultiplexing characteristic has an advantage that it is possible to relatively easily obtain a multiplexing / demultiplexing characteristic with low crosstalk over a wide band since the degree of freedom in designing a filter is large. Further, since the light emitting element package 53, the light receiving element package 54, the glass block 56, and the common holder 55 are mounted on the ceramic substrate 51, there is an advantage that multi-mode optical fibers can be assembled without adjustment.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、前
記合分波ガラスブロックは、図5に示すような光路を取
るために、大きさに一定の制限があり小型化が困難であ
る。また、ガラスブロックの加工精度に高精度が要求さ
れるため低価格化も困難である。また、伝送路に単一モ
ードファイバを用いた場合、組立時に高精度な光軸調整
が必要なため、上記したモジュールの無調整組立が不可
能である。即ち、光軸方向をZ軸とするとそれに垂直な
2軸X、Y軸、及びXZ平面のあおりθ、YZ平面のあ
おりφ、及び、コモンホルダレンズと光ファイバとの距
離Zの5軸を同時に調整する必要があるため、組立工程
が複雑であり工数も多い。更に結露防止のため、ケース
を気密封止固定するとき、セラミック基板に大きな力が
加わり光軸ずれを生じ、損失を増加する等の問題があっ
た。故に、大量生産および低価格化が困難である。In the above prior art, the multiplexing / demultiplexing glass block has an optical path as shown in FIG. 5, so that its size is limited and it is difficult to reduce the size. Further, since high precision is required for the processing accuracy of the glass block, it is difficult to reduce the price. Further, when a single mode fiber is used for the transmission line, it is necessary to perform high-precision optical axis adjustment at the time of assembling, so that the above-described module cannot be assembled without adjustment. That is, assuming that the optical axis direction is the Z axis, two axes X and Y axes perpendicular to the Z axis, the tilt θ of the XZ plane, the tilt φ of the YZ plane, and the five axes of the distance Z between the common holder lens and the optical fiber are simultaneously set. Since adjustment is required, the assembly process is complicated and the number of steps is large. Furthermore, when the case is hermetically sealed and fixed to prevent dew condensation, a large force is applied to the ceramic substrate to cause an optical axis shift, which causes a problem such as an increase in loss. Therefore, mass production and cost reduction are difficult.
【0006】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
小型で低価格な双方向モジュールを提供することにあ
る。An object of the present invention is to solve the above problems,
An object of the present invention is to provide a small and low-cost bidirectional module.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、大量生産が容易で小型、低価格化が可能な方向性結
合器を構成要素とした導波路型基板を採用し、更に、発
光素子パッケージとして導波路との結合が2軸(X軸、
Y軸)調整のみで可能な汎用性もあるレンズ付き発光素
子パッケージを用い、これらをモジュールパッケージに
搭載し、発光素子パッケージを受光素子としても機能さ
せ部品点数を削減し、また導波路の端面に円筒型レンズ
を取り付けて、Z軸の無調整化、及び、X軸、Y軸の調
整公差を従来よりも緩和が可能な構造にしたものであ
る。即ち、本発明では、導波路の端面に円筒型レンズを
取り付けてある導波路型基板と、その端面と対向した位
置にレンズ付き発光素子パッケージを配置し、同一のモ
ジュールパッケージに一体化したことを特徴としたもの
である。In order to achieve the above object, a waveguide type substrate comprising a directional coupler which can be easily mass-produced, and which can be reduced in size and cost is adopted. The device package has two axes (X axis,
Y-axis) Uses a light-emitting element package with a lens that can be used only by adjustment and is mounted on a module package. The light-emitting element package also functions as a light-receiving element to reduce the number of parts. By attaching a cylindrical lens, the Z-axis is not adjusted, and the X-axis and Y-axis adjustment tolerances can be made more relaxed than before. That is, in the present invention, a waveguide-type substrate having a cylindrical lens attached to an end face of the waveguide, and a light-emitting element package with a lens disposed at a position facing the end face, and integrated into the same module package. It is a characteristic.
【0008】[0008]
【作用】本発明では、方向性結合器を構成要素とした導
波路基板が、合分波機能を有する。この基板の導波路端
面に円筒型レンズを付けることによって、光軸方向をZ
軸とし、それに垂直な2軸X、Y軸において、Z軸につ
いては無調整、X軸、Y軸については調整時の公差を緩
和することが可能である。更に、発光素子パッケージを
円筒型レンズが取り付いた側の導波路端面に対向する位
置に取り付け、前記発光素子パッケージを波長λ1の受
光素子としても機能させ、他方の導波路端面には光ファ
イバを融着し、モジュールパッケージに一体化すること
により小型で低価格な双方向モジュールとして機能す
る。According to the present invention, a waveguide substrate having a directional coupler as a component has a multiplexing / demultiplexing function. By attaching a cylindrical lens to the waveguide end face of this substrate, the optical axis direction can be changed to Z
With respect to the two axes X and Y, which are perpendicular to the axis, the Z axis can be adjusted without adjustment, and the X and Y axes can be adjusted with less tolerance. Further, the light emitting element package is mounted at a position facing the end face of the waveguide on the side where the cylindrical lens is attached, the light emitting element package also functions as a light receiving element having a wavelength of λ1, and an optical fiber is fused to the other end face of the waveguide. By attaching it to a module package, it functions as a small, low-cost bidirectional module.
【0009】[0009]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1、図2、図3、
図4にしたがって説明する。FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0010】図1は本発明の一実施例に係わる双方向モ
ジュールの簡略化した要部断平面図である。同図におい
て、発光素子からの波長λ1の光は、レンズ付き発光素
子パッケージ8から出射し、合波導波路3の端面に取り
付けてある円筒型レンズ9を通って合波導波路3、共通
導波路5を伝播して光ファイバ7aに結合する。一方、
光ファイバ7aからの波長λ1,λ2の光は方向性結合
部2により分波されて、λ1の光は合波導波路3、円筒
型レンズ9を伝播して、レンズ付き発光素子パッケージ
8に入射され、発光素子を波長λ1の受光素子として機
能させる。また、λ2の光は分波導波路4を伝播して、
分波導波路4の端面に融着してある光ファイバ7bへ伝
播する。FIG. 1 is a simplified plan view of a principal part of a bidirectional module according to an embodiment of the present invention. In the figure, light having a wavelength λ1 from a light emitting element is emitted from a light emitting element package with a lens 8 and passes through a cylindrical lens 9 attached to an end face of the multiplexing waveguide 3 to form a multiplexing waveguide 3 and a common waveguide 5. And is coupled to the optical fiber 7a. on the other hand,
The light of wavelengths λ1 and λ2 from the optical fiber 7a is split by the directional coupling unit 2, and the light of λ1 propagates through the multiplexing waveguide 3 and the cylindrical lens 9 and is incident on the light emitting element package 8 with a lens. , The light emitting element functions as a light receiving element having the wavelength λ1. The light of λ2 propagates through the branching waveguide 4, and
The light propagates to the optical fiber 7b fused to the end face of the branching waveguide 4.
【0011】本発明では、レンズと発光素子はあらかじ
め気密封止パッケージ8で一体化されており、このパッ
ケージを位置調整して合分波導波路の端面に取り付けて
ある円筒型レンズ9に結合させる。In the present invention, the lens and the light-emitting element are integrated in a hermetically sealed package 8 in advance, and this package is adjusted in position and coupled to the cylindrical lens 9 attached to the end face of the multiplexing / demultiplexing waveguide.
【0012】図3に発光素子パッケージと導波路との
X、Y軸の結合トレランスを示す。この図からX、Y軸
の調整が緩和できることが推定できる。Z軸の結合トレ
ランスについては、Z軸に対して依存性が小さいため、
無調整が可能である。また、受光素子パッケージとして
も同様にして導波路と結合させることが出来る。FIG. 3 shows the coupling tolerance between the light emitting element package and the waveguide in the X and Y axes. From this figure, it can be estimated that the adjustment of the X and Y axes can be eased. Since the coupling tolerance of the Z axis is less dependent on the Z axis,
No adjustment is possible. Further, the light receiving element package can be similarly coupled to the waveguide.
【0013】また、本発明のもう一つの実施例を図2に
示す。こちらの実施例も前記実施例同様に動作する。た
だ、前記実施例と異なる点は、方向性結合部2から分岐
導波路4へ伝播する波長λ2の光がフィルタ10に反射
して、光ファイバ7aと同じ側の導波路端面に融着して
いる光ファイバ7bへ出射する。こうすることによっ
て、光ファイバを片側だけでまとめられ、双方向モジュ
ールとして必要なスペースを少なくなるという利点があ
る。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. This embodiment operates in the same manner as the above embodiment. However, the difference from the above embodiment is that light of wavelength λ2 propagating from the directional coupler 2 to the branch waveguide 4 is reflected by the filter 10 and fused to the end face of the waveguide on the same side as the optical fiber 7a. To the optical fiber 7b. By doing so, there is an advantage that the optical fibers can be bundled on only one side and the space required as a bidirectional module is reduced.
【0014】本発明では上記述の導波路型基板1、発光
素子パッケージ8をモジュールパッケージ6に一体化
し、封止した構造となっている。In the present invention, the waveguide type substrate 1 and the light emitting element package 8 described above are integrated into a module package 6 and sealed.
【0015】以下、一実施例(図1記載)の組立方法の
一例を図4にて説明する。まず、モジュールパッケージ
6を片面メタライズし、更に、光ファイバ7a、7bを
融着し、円筒型レンズ9を固定した導波路基板1をAu
/Su共晶高温半田等でメタル固定し、発光素子パッケ
ージ8をモジュールパッケージ6の側面から挿入し、
X、Y軸を位置調整後レーザ溶接、或いはPb/Su共
晶半田等でメタル固定する。この時、Z軸方向は前記し
たように、機械的部品加工精度で無調整組立が可能であ
る。この時、発光素子はすでにレンズ付き発光素子パッ
ケージ8で気密封止されているので、レーザ溶接固定、
半田固定時に気密封止固定しなくてても素子の信頼性に
は影響しない。また、結露防止のためモジュールを封止
する場合も、高性能な気密封止は必要ではないので比較
的容易に封止することが出来る。Hereinafter, an example of an assembling method according to one embodiment (described in FIG. 1) will be described with reference to FIG. First, the module package 6 is metallized on one side, the optical fibers 7a and 7b are fused, and the waveguide substrate 1 on which the cylindrical lens 9 is fixed is Au.
/ Su eutectic high-temperature solder and the like, and light-emitting element package 8 is inserted from the side of module package 6,
After adjusting the position of the X and Y axes, the metal is fixed by laser welding or Pb / Su eutectic solder. At this time, in the Z-axis direction, as described above, non-adjustment assembly is possible with mechanical part processing accuracy. At this time, since the light emitting element is already hermetically sealed by the light emitting element package 8 with a lens, it is fixed by laser welding.
Even if it is not hermetically sealed and fixed at the time of solder fixing, it does not affect the reliability of the element. Also, when the module is sealed to prevent dew condensation, high-performance hermetic sealing is not necessary, so that the module can be sealed relatively easily.
【0016】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、合分波部に方向性結合
器を構成要素とした導波路基板を用いて、発光素子に導
波路との結合が容易なレンズ付き発光素子パッケージを
用いて、更に、結合向上のため導波路の端面に円筒型レ
ンズを用いて、これらをモジュールパッケージに、従来
の5軸から2軸だけの調整を行い、気密封止する構成に
することと、発光素子を受光素子としても機能させて部
品点数を削減することにより、大量生産が可能となり、
小型、低価格化の効果がある。According to the present invention, a light emitting element package with a lens which can be easily coupled to a waveguide is used for a light emitting element by using a waveguide substrate having a directional coupler as a component in a multiplexing / demultiplexing section. Further, in order to improve the coupling, a cylindrical lens is used on the end face of the waveguide, and these are adjusted to only two axes from the conventional five axes in the module package, and the module is hermetically sealed. By making the element also function as a light receiving element and reducing the number of parts, mass production becomes possible,
It has the effect of reducing size and price.
【図1】本発明の一実施例の要部断平面図である。FIG. 1 is a fragmentary plan view of an essential part of an embodiment of the present invention.
【図2】本発明のもう一つの実施例の要部断平面図であ
る。FIG. 2 is a fragmentary plan view of another embodiment of the present invention.
【図3】発光素子パッケージと導波路との結合トレラン
ス特性図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a coupling tolerance characteristic between a light emitting element package and a waveguide.
【図4】本発明の一実施例の構造を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing the structure of one embodiment of the present invention.
【図5】従来の双方向モジュールの構造図である。FIG. 5 is a structural diagram of a conventional bidirectional module.
1…導波路型基板、 2…方向性結合部、 3…合波導波路、 4…分波導波路、 5…共通導波路、 6…モジュールパッケージ、 7a、7b…光ファイバ、 8…レンズ付き発光素子パッケージ、 9…円筒型レンズ、 10…フィルタ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Waveguide type substrate, 2 ... Directional coupling part, 3 ... Combined waveguide, 4 ... Branching waveguide, 5 ... Common waveguide, 6 ... Module package, 7a, 7b ... Optical fiber, 8 ... Light emitting element with lens Package 9 ... Cylindrical lens 10 ... Filter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 聡 横浜市戸塚区戸塚町216番地株式会社日 立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 橋本 仁 東京都千代田区内幸町一丁目1番6号日 本電信電話株式会社内 審査官 小橋 立昌 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/12 - 6/42 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Kaneko 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi Inside the Information Communication Division, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Jin Hashimoto 1-6-1, Uchisaiwaicho, Chiyoda-ku, Tokyo Examiner, Nippon Telegraph and Telephone Corporation Ritsumasa Kobashi (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G02B 6/12-6/42
Claims (2)
部を構成要素として形成した光合分波機能を有する導波
路基板が、合波される光が伝播する合波導波路と、分波
された光が伝播する分波導波路と、分波される光と合波
された光がともに伝播する共通導波路とを備え、 前記合波導波路の端面の対向した位置に、レンズ付き発
光素子パッケージを配置し、 前記発光素子が、光を発信する光源、および、光を受信
する光検出器として機能し、 前記共通導波路に光ファイバを融着し、前記レンズ付き
発光素子パッケージと前記導波路基板とを同一パッケー
ジ内に実装したことを特徴とする双方向モジュール。1. A linear and waveguide substrate having an optical multiplexing and demultiplexing functions to form a directional coupling portion made of curved waveguide as components, and multiplexing waveguide light propagates to be multiplexed, demultiplexed placement and demultiplexing waveguide light propagates, and a common waveguide light and combined light to be demultiplexed is both propagate in a position facing the end surface of the multiplexing waveguide, a lens-attached light emitting device package The light emitting element transmits a light , and receives the light.
A bidirectional module, wherein an optical fiber is fused to the common waveguide, and the light emitting element package with the lens and the waveguide substrate are mounted in the same package.
通導波路とのいずれかの端面に円筒型レンズを取り付け
ることを特徴とする請求項1記載の双方向モジュール。2. The multiplexing waveguide , the demultiplexing waveguide and the shared waveguide.
2. The bidirectional module according to claim 1, wherein a cylindrical lens is attached to one end face of the through waveguide .
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