JP3904985B2 - 光通信モジュールおよび光通信システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を受信する光通信モジュールおよび光通信システムに関するものであり、より詳細には、例えばプラスチック光ファイバのようなマルチモード光ファイバを伝送媒体とした家庭内通信、電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用することのできる一芯光ファイバに対応した光通信モジュールおよび光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）やＦＴＴＨ（Fiber to the Home）、ＣＡＴＶ（cable television）などの普及に伴い、多チャンネル動画データの配信等が可能となっている。このため、家庭内においても、これまでの低速な機器間伝送ではなく、高速かつ長距離にわたる伝送能力を持つ機器間伝送やネットワークが必要となってきている。
【０００３】
このように、高速かつ長距離にわたる伝送が可能な方法として、光ファイバによる通信が有力視されている。特に、家庭内における通信のために、使い勝手やコスト面を考慮して、プラスチックファイバを用いた光ファイバ通信の研究が盛んとなっている。伝送方式としては、二本の光ファイバを用いた伝送方式や、一本の光ファイバを用いて、一方向への伝送中には逆方向の伝送をしないという半二重方式ではなく、一本の光ファイバを用いて両方向から同時に伝送を行う全二重方式が有力視されている。
【０００４】
光ファイバを介した、高速の伝送かつ全二重の通信方式に用いられる光通信モジュールにおいては、伝送信号の高速応答性や、信号対ノイズ比（signal-to-noise ratio：Ｓ／Ｎ）の確保が重要となってくる。特にＳ／Ｎの確保においては、光信号と電気信号のそれぞれについて、Ｓ／Ｎを確保するような光通信モジュールが必要となる。
【０００５】
従来の光通信モジュールの構成について、図１０に基づいて説明する。
【０００６】
光ファイバＦによって接続された光通信モジュール２１・２２は、光ファイバＦを介して変調光を双方向に伝送して、双方向通信リンクを実現している。なお、この変調光は伝送するデータ信号に基づいて作成されるものである。データ信号は、例えば光通信モジュール２１・２２に接続される、図示しない周辺機器から入力されるようになっている。
【０００７】
光通信モジュール２１は、受信モジュール２３と送信モジュール２４とを備えている。光通信モジュール２２は、送信モジュール２５と受信モジュール２６とを備えている。
【０００８】
データ伝送の際には、例えば光通信モジュール２２の送信モジュール２５から送信される送信光Ｌ３が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２１の受信モジュール２３にて受信される。また、例えば、逆に、光通信モジュール２１の送信モジュール２４から送信される送信光Ｌ４が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２２の受信モジュール２６にて受信される。
【０００９】
データ伝送の際に、光通信モジュール２１および２２から、同時に光ファイバＦを介して光信号を送信し、それぞれ相手方にて受信することによって、全二重の双方向通信を行うことができる。
【００１０】
このような双方向通信を行うには、先に述べたように、信号対ノイズ比であるＳ／Ｎを確保することが重要である。
【００１１】
図１０に示す構成において、光通信モジュール２２から光通信モジュール２１へと伝送する場合には、信号である送信光Ｌ３は送信モジュール２５から光ファイバＦを介して受信モジュール２３にて受信される。
【００１２】
ここで、この信号に対するノイズとしては、種々の要因が考えられる。主たるノイズとして、例えば、送信モジュール２４から光ファイバＦを介して受信モジュール２６へと送信される送信光Ｌ４のうち、受信モジュール２６において反射され、受信モジュール２３にて受信される反射光Ｌ５を挙げることができる。
【００１３】
このようなノイズは、例えば送信モジュールの発光素子として半導体レーザを用いる場合に、半導体レーザの発振劣化を招く虞れがある。
【００１４】
また、例えばその他に、送信光Ｌ３・Ｌ４などについて、光ファイバＦの両端面において発生する、図示しない反射光もノイズの原因となりうる。しかし、このようなノイズは、光ファイバＦの端面形状を例えば斜めや球状にすることによって低減できる。
【００１５】
そこで、受信モジュール２６における反射によって生ずる、上述の主たるノイズである反射光Ｌ５を生じさせないために、受信モジュール２６の受光素子表面による反射光が光ファイバＦに戻らず、反射光Ｌ５とならないような対策がなされている。例えば、受信モジュールの受光素子による反射戻り光を生じさせないように、プリズムのような光路変換手段を用いて受信モジュール２６の受光素子に対して送信光Ｌ４を斜めに入射させて、生じた反射光が光ファイバＦには戻らないようにしている。これによってＳ／Ｎを確保するようになっていた。
【００１６】
ここで、受光素子とは、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものであり、例えばフォトダイオードのような素子である。
【００１７】
また、上述の構成に加えて、光信号だけでなく、電気信号のＳ／Ｎをも向上させるために、以下のような対策がなされている。
【００１８】
例えば、光通信モジュールの受信モジュールにおいては、高速伝送及びＳ／Ｎの確保を行うために、受光素子とプリアンプとをパッケージしたモジュールが用いられている。
【００１９】
この構成において、光ファイバＦを介して伝送された送信光が受光素子において受信される。光信号は受光素子によって電気信号に変換され、この電気信号はプリアンプによって増幅されて光通信モジュールの外部へと出力される。
【００２０】
ここで、受光素子によって光信号から変換された電気信号は微弱な信号であるため、ワイヤやリードフレームなどによる伝送路が長くなると、伝播中に雑音が入りやすくなる。
【００２１】
特に、高速伝送を行う場合に、信号を形成する高周波は細い伝送路によるインダクタンス成分の影響を受けるため、歪んだ信号となる。
【００２２】
そこで、電気信号に雑音が入ることによる信号の歪みをできるだけ抑えるために、入射光を受信して電気信号へ変換する受光素子と変換された電気信号を増幅するプリアンプとの間の伝送路を、できるだけ短くする必要がある。このため、上述のように、受光素子とプリアンプとを近付けて同一パッケージとした構成をとることが多い。
【００２３】
以上のように近付けて配置した受光素子とプリアンプとについて、それぞれの電極間を例えばＡｕワイヤによってできるだけ短く接続して雑音の混入を防ぎ、Ｓ／Ｎ及び高速応答性を確保することができる。
【００２４】
すなわち、従来の一方向通信においては、例えばプリズムなどの光路変換手段を用いて反射戻り光を抑制していた。これによって、光信号を発生させるレーザの発振を安定にさせていた。しかし、図１０のように一本の光ファイバを用いて双方向通信リンクをする場合には、レーザの発振の安定性だけでなく、光信号におけるＳ／Ｎの確保が重要になるという新たな課題が生じてくる。
【００２５】
さらに、光ファイバＦとして、プラスチック光ファイバなどのコア径の大きい光ファイバを用いた場合、石英光ファイバでは影響しなかった受光素子の配置などが影響してくるという新たな課題が生じてくる。
【００２６】
上述のような、高速応答性及びＳ／Ｎの確保をするための条件を考慮した光通信モジュールとして、日本国の公開特許公報「特開平５−５３０３３号公報（公開日：１９９３年３月５日）」に開示された光通信モジュール（光受信器）がある。
【００２７】
上記光通信モジュールの構成について、図１１に基づいて説明する。
【００２８】
光通信モジュール２１は、図１１に示すように、受信モジュール２３のパッケージ内に、受光素子２７、プリズム２８、プリアンプ２９、Ａｕワイヤ３１、リード端子３２および基板３３を含んでいる。なお、上述した図１０に示す光通信モジュールと同様の部材については、簡単のため同じ符号を付して説明している。
【００２９】
受信モジュール２３のパッケージは、受信モジュール２３の筐体である。受光素子２７は、受信した光信号を電気信号に変換するものである。プリズム２８は、入射光の光路を変換するためのものである。プリアンプ２９は、入力される電気信号を増幅して出力する。Ａｕワイヤ３１は、受光素子２７とプリアンプ２９、またはプリアンプ２９とリード端子３２とを接続するためのものである。リード端子３２は、バイアスの入力及び信号の出力を行うものである。基板３３は、受光素子２７およびプリアンプ２９を搭載するためのものである。
【００３０】
なお、図１１（ｂ）に示す受光面２７ａは、入射光の照射領域に相当し、入射光を受光する面である。電極３０は、受光素子２７から信号を出力するための電極である。
【００３１】
上記構成において、入射光が伝送される光ファイバＦから、入射光Ｌが出射され、プリズム２８を介して受光素子２７にて受信される。また、入射光Ｌの一部は受光素子２７にて反射されて、反射光Ｒとなる。
【００３２】
受光面２７ａにて受光した入射光Ｌは受光素子２７で電気信号に変換され、プリアンプ２９へと出力される。プリアンプ２９へ出力された電気信号は増幅されてリード端子３２に出力される。
【００３３】
なお、受光素子２７の電源電圧は、受信モジュール２３のパッケージの外からリード端子３２を介して供給される。また、プリアンプ２９の電源電圧も同様にしてリード端子３２を介して供給される。
【００３４】
また、図１１（ａ）に示すように、プリズム２８を用いて光ファイバＦからの入射光Ｌの光路を変換すれば、受光素子２７の受光面２７ａと光ファイバＦの光軸とをほぼ平行に配置して、薄型の光受信モジュールを得ることができる。
【００３５】
また、入射光Ｌを受光素子２７に対して斜めに入射させるので、受光素子２７にて反射した反射光Ｒが光ファイバＦには戻りにくいような構成となっている。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の構成においては、受光素子２７における反射光Ｒの一部が光ファイバＦに戻って、ノイズを生ずる虞れがある。
【００３７】
すなわち、図１２に示すように、受光素子２７に対して斜めに入射した入射光Ｌは、例えば受光面２７ａにて反射され反射光Ｒとなる。このとき、一部の反射光Ｒは、受光素子２７の電極３０にボンディングされたＡｕワイヤ３１でさらに反射され、入射光Ｌとほぼ同じ光路で光ファイバＦまで戻り、ノイズを生じてしまう。
【００３８】
例えば、受光素子２７及びプリアンプ２９を、太さ２０μｍのＡｕワイヤ３１により接続した場合、電極３０上にはワイヤボンディングによって、底面約φ９０μｍ、高さ約２５μｍ程度のほぼボール状の形状が形成される。
【００３９】
さらに、受光素子２７とプリアンプ２９との接続のように間隔が狭い場合は、Ａｕワイヤ３１の断線を防止するために、ボール状の形成物の上に約９０μｍ程度の直線状のワイヤを伸ばして接続する必要がある。
【００４０】
したがって、反射率が約９８％程度であるＡｕワイヤ３１による形成物は、反射光Ｒを遮るとともに、ほぼ全反射させて、入射光Ｌとほぼ同じ光路を介した反射戻り光としてしまう。
【００４１】
また、一般に、光通信モジュールにおいて高速伝送を実現するためには、受光面の大きさを小さくして、高速伝送に影響を与える容量成分を小さくする必要がある。ここで、小さな受光面２７ａに照射するために入射光Ｌを集光すると、反射光Ｒの強度を強めることになり、上述のようなＡｕワイヤ３１の影響を強めてしまう。したがって、反射光Ｒによって、レーザの発振の安定性や光信号のＳ／Ｎにも大きく影響するという問題があった。
【００４２】
また、上記公報記載の構成に限らず、他の光路変換手段を有する光通信モジュールにおいても、受光素子の配置が図１２と同様の配置である場合には、一定の反射戻り光量が発生するという問題がある。
【００４３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバへの戻り光量を抑制した光通信モジュールおよび光通信システムを提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、マルチモード光ファイバを介して伝送されて入射する入射光を光路変換手段によって、受光素子の表面に設けられた受光面に対して斜めに入射させ、上記受光素子が受光して得た電気信号を、上記受光素子の表面に設けられた電極からボンディングワイヤを介して、上記電気信号を増幅するプリアンプへと出力する光通信モジュールにおいて、上記電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置されており、上記プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されていることを特徴としている。
【００４５】
ここで、受光素子とは、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものであり、例えばフォトダイオードのような素子である。
【００４６】
また、入射光軸とは、入射光の放射角度特性において例えば最も強度が大きい線のような、受光素子への入射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００４７】
また、反射光軸とは、反射光の放射角度特性において例えば最も強度が大きいような、受光素子からの反射に支配的な光線を代表する直線に相当する。なお、入射光に対する反射光とは、例えば入射光が受光素子にて反射して生ずる反射光を含む。
【００４８】
そして、光路変換手段とは、入射される光を異なる方向へと出射するものであって、例えばミラーやプリズムを含む。
【００４９】
受光素子は入射光を受光すると、入射光を変換して得た電気信号を、電極からプリアンプへと出力する。プリアンプによって増幅された信号によって、送信された情報を再生することができる。
【００５０】
上記構成によれば、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置され、プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されるので、入射光または反射光のうちの支配的な光線は、電極または例えばその上に伸びるボンディングワイヤに入射しない。したがって、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤにおける反射によって生ずる反射戻り光を抑制できる。
【００５１】
また、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反 射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置され、プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されるので、入射光軸または反射光軸から外れた入射光または反射光の一部を、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射する場合であっても、この反射光を上記平面の外で進行させる。すなわち、反射光は、例えば上記平面とは離れる方向に進行して、光ファイバへは戻らない。
【００５２】
したがって、反射戻り光を抑制した光通信モジュールを提供することができる。
【００５３】
また、上記構成によれば、光路変換手段を介して入射光を受光素子へと導くので、光ファイバと受光素子の配置の自由度を増すことができる。したがって、光通信モジュールの設計を容易にできる。
【００５４】
そして、光路変換手段を用いて入射光を所望の角度で受光素子へと導いて、反射戻り光を抑制する構成を簡単に実現することができる。
【００５５】
また、本発明に係る光通信モジュールは、上記電極は、上記入射光による照射領域外に配置されることを特徴としている。
【００５６】
上記構成によれば、受光素子の電極は、入射光による照射領域外に配置されるので、電極が入射光を反射することはない。
【００５７】
したがって、受光素子の電極による反射戻り光を抑制した光通信モジュールを提供することができる。
【００５８】
また、本発明に係る光通信モジュールは、上記構成において、上記光路変換手段は、上記マルチモード光ファイバの端面を斜めに形成した斜め端面を含むことを特徴としている。
【００５９】
上記構成によれば、光ファイバを介して伝送された入射光は、斜め端面において屈折して、光ファイバ内部とは異なる方向へと出射するので、斜め端面によって簡単に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６０】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、上記構成において、上記光路変換手段は、反射面を有するミラーを含むことを特徴としている。
【００６１】
上記構成において、入射光を反射面にて所望の方向へと反射させて、簡単な構成で光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６２】
また、上記ミラーを、プラスチック成型した部材に金属膜を蒸着した構成とすれば、安価に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６３】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、上記構成において、上記光路変換手段は、プリズムを含むことを特徴としている。
【００６４】
上記構成において、入射光をプリズムにて屈折させて所望の方向へと出射すれば、簡単な構成で光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６５】
また、上記プリズムを、プラスチック成型した部材を用いた構成とすれば、安価に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６６】
本発明に係る光通信システムは、上記課題を解決するために、上述のいずれかの光通信モジュールへ、上記マルチモード光ファイバを介して光信号を伝送する光通信システムである。
【００６７】
したがって、光通信モジュールの受光素子による反射戻り光を抑制して、ノイズが抑制された情報の伝送を行う光通信システムを実現できる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図７に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６９】
本発明に係る光通信システムＳは、図２に示すように、例えば光通信モジュール２から、光ファイバＦを介して、本発明の一実施形態の光通信モジュール１へと光信号を伝送する光通信システムである。
【００７０】
光通信モジュール１は、受信モジュール３と送信モジュール４とを備えている。光通信モジュール２は、送信モジュール５と受信モジュール６とを備えている。
【００７１】
データ伝送の際には、光ファイバＦを介して変調光を双方向に伝送して、双方向通信リンクを実現している。例えば光通信モジュール２の送信モジュール５から送信される送信光Ｌ１が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール１の受信モジュール３にて受信される。また、例えば、逆に、光通信モジュール１の送信モジュール４から送信される送信光Ｌ２が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２の受信モジュール６にて受信される。
【００７２】
なお、上述の変調光は、伝送するためのデータ信号に基づいて作成されるものである。データ信号は、例えば、光通信モジュール１・２に接続される、図示しない周辺機器から入力される。
【００７３】
上記受信モジュール３の構成について、図３に基づいて説明する。
【００７４】
受信モジュール３は、受光素子７、ミラー（光路変換手段）８、プリアンプ（他の素子）９、電極１０、Ａｕワイヤ（ボンディングワイヤ）１１およびリード端子１２を備えている。
【００７５】
受光素子７は、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものである。受光素子７は、例えば受光面７ａで入射光Ｌを受光して得た電気信号を、プリアンプ９へと出力する。受光素子７は、例えば入射光Ｌの波長域で感度の高いフォトダイオードを用いる。発光素子として波長６５０ｎｍの発光素子を用いる場合には、受光素子７として、例えばシリコンを材料とするＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードを用いる。
【００７６】
ミラー８は、入射される光を異なる方向へと出射するためのものである。すなわち、光路変換手段としてのミラー８は、光ファイバＦからの入射光Ｌを反射面８ｒにて反射して光路を変換させ、受光素子７の受光面７ａに対して垂直でない所望の角度で入射させるためのものである。したがって、ミラー８は、入射光Ｌが受光素子７で反射された後に再び光ファイバＦに戻ることを防止している。
【００７７】
本実施形態のミラー８は、曲面ミラーである。この曲面ミラーは、例えば、ガラス研磨又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：polymethyl methacrylate）のようなプラスチックの成型により作製され、曲面部に金属膜を蒸着することによって形成される。
【００７８】
なお、光路変換手段として、本実施形態のように反射面８ｒを形成したミラー８を用いる場合には、反射面８ｒには反射率の高いＡｌ又はＡｕなどの金属膜を蒸着する。これによって、反射面８ｒにおける損失を無視できて、入射光Ｌを全反射する光路変換手段としてのミラー８を得ることができる。
【００７９】
また、曲面ミラーであるミラー８を光路変換手段として用いたのは、光路を変換するだけでなく、高速伝送のために直径を小さくした受光面７ａに入射光Ｌを集光するためである。これによって、小さい受光面７ａに効率よく入射光Ｌを集光できる。すなわち、光ファイバＦとしてプラスチック光ファイバを用いた場合には、典型的な受光素子７の大きさは光ファイバＦに対して半分以下程度になるので、上記構成によって確実に受信できるようにしてもよい。また、上記構成によって、受光素子７の受光面７ａを小さくし、高速伝送に影響を与える容量成分を小さくすれば、安定して高速伝送を行うことができる。
【００８０】
なお、曲面ミラーとしてのミラー８の形状は、反射光Ｒが光ファイバＦから離れた方向に反射され、光ファイバＦへと戻らないように最適化された設計となっている。
【００８１】
なお、光路変換手段の構成としては、本実施形態のように、曲面ミラーを用いる構成に限るものでなく、例えば図４に示す平面状のミラー８ａを用いる構成であってもよい。
【００８２】
また、光路変換手段はミラーに限るものではなく、例えば図５のプリズム８ｂのように、入射光Ｌを屈折、透過させて光路を変換する構成であってもよい。また、例えばレンズを用いて、入射光Ｌを屈折、透過させて光路を変換する構成であってもよい。
【００８３】
いずれの光路変換手段においても、例えばプラスチックで成型された部材を用いることにより、安価な光通信モジュールを得ることができる。
【００８４】
プリアンプ９は、受光素子７において受信された光信号から変換して得られた電気信号を、増幅して光通信モジュールの外部へと出力するためのものである。プリアンプ９は、受光素子７の電極１０からＡｕワイヤ１１を介して受光素子７と結合されている。
【００８５】
リード端子１２は、バイアスの入力及び信号の出力を行うものである。
【００８６】
また、プリアンプ９は、受光素子７の電極１０側に並列して配置し、それぞれのチップの電極を近付けて、最短距離でＡｕワイヤ１０によって接続を行うようになっている。
【００８７】
このため、図３（ｂ）に示すように、受光素子７とプリアンプ９の配置および接続の方向が、入射光軸に対して垂直な方向とすることが望ましい。
【００８８】
また、電極１０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、受光素子７に入射する入射光Ｌの入射光軸と入射光Ｌに対する反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置されている。
【００８９】
ここで、入射光軸とは、入射光Ｌの放射角度特性において例えば最も強度が大きい線のような、受光素子７への入射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００９０】
また、反射光軸とは、反射光Ｒの放射角度特性において例えば最も強度が大きいような、受光素子７からの反射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００９１】
また、電極１０は、入射光Ｌが照射される受光素子７の面（被照射面）上の、入射光Ｌの照射中心から入射光軸と垂直方向に隔たった位置に配置されている。
【００９２】
ここで、入射光Ｌの照射中心とは、入射光Ｌが照射される受光素子７の被照射面における入射光軸の位置に相当する。この照射中心は、通常は受光面７ａの中心に配置される。
【００９３】
上記構成によれば、電極１０またはＡｕワイヤ１１による、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの支配的な光線に対する反射光を生じさせず、反射戻り光を生じさせない。
【００９４】
また、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの一部を、電極１０またはＡｕワイヤ１１によって反射したとしても、この反射光は例えば入射光軸と反射光軸とを含む平面から離れる方向に進行して、光ファイバＦに戻ることはない。
【００９５】
ここで図２に戻って、光ファイバＦおよび送信モジュール４について説明する。
【００９６】
光通信モジュール１と接続される本実施形態の光ファイバＦは、主としてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Plastic Optical Fiber）である。また、このＰＯＦは、例えばマルチモード光ファイバを用いることが想定されている。ＰＯＦは、コアがポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ:polycarbonate）等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成されている。このような光ファイバでは、石英光ファイバに比べそのコア径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易であることから、光通信モジュールとの結合調整が容易であり、安価な双方向通信リンクを得ることができる。
【００９７】
また、光ファイバＦは、ＰＯＦに限るものではなく、コアが石英ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣＦ（Plastic Clad Fiber）や石英光ファイバを用いても良い。ＰＣＦや石英ファイバはＰＯＦに比べると価格が高いが、伝送損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴がある。このため、ＰＣＦや石英光ファイバを伝送媒体とすることにより、長距離での通信やより高速での通信を行うことができる双方向通信リンクを得ることができる。
【００９８】
また、光通信モジュール１の送信モジュール４は、光ファイバＦを介して情報の伝送を行う光信号の光源としての発光素子を備えている。
【００９９】
すなわち、光信号の光源として、例えばＧａＡｌＡｓやＧａＩｎＡｌＰ等を材料とする半導体レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子を備えている。また、光源として、その他のＬＥＤ等の面発光型の発光素子を用いてもよい。
【０１００】
なお、発光素子としては、プラスチック光ファイバである光ファイバＦに対して伝送損失が小さい、一般にＤＶＤ等に使用されている波長約６５０ｎｍ程度の波長の光を出力する発光素子を用いることが望ましい。また、光ファイバＦとしてＰＣＦや石英光ファイバを用いる際も、光ファイバＦ中の伝播損失が小さくなるような波長を持つ発光素子を光源として用いるのが良い。
【０１０１】
なお、光通信モジュール２の送信モジュール５および受信モジュール６の構成はどのようなものであってもよく、例えば上述の送信モジュール４および受信モジュール３と同様の構成であってもよいし、または従来の送信モジュールおよび受信モジュールと同様の構成であってもよい。
【０１０２】
上記構成の光通信モジュール１には、光通信モジュール２の送信モジュール５から光ファイバＦを介して入射光Ｌ１が入射するようになっている。
【０１０３】
光通信モジュール１の受信モジュール３においては、例えば図３に示すように、光ファイバＦから入射光Ｌが出射される。上記構成の受信モジュール３は、光ファイバ３から出射された入射光Ｌを、ミラー８を介して受光素子７の受光面７ａにて受信する。光通信モジュール１は、受信モジュール３を備えているので、伝送された光信号を反射させることなく受信できる。
【０１０４】
この反射戻り光量の抑制について、以下で図１に基づいて説明する。なお、図１においては、ミラー８は省略している。
【０１０５】
受信モジュール３の電極１０は、図１（ａ）に示すように、光ファイバＦから照射された入射光Ｌの入射光軸と入射光Ｌが受光素子７にて反射された反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置されている。すなわち、電極１０は、入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触しない位置の、受光素子７の被照射面上に配置されている。
【０１０６】
また、電極１０は、上述の被照射面上に、入射光Ｌの照射中心から入射光軸と垂直方向に離れた位置、すなわち略９０度回転された位置に配置されている。
【０１０７】
Ａｕワイヤ１１についても、電極１０から図示しないプリアンプ９へと、入射光軸と反射光軸とを含む平面に対して垂直方向に伸びて接続されている。すなわち、受光面７ａの中心に対して略９０度回転された方向へ伸びてプリアンプ９へと接続されている。
【０１０８】
上記構成において、光ファイバＦより出射した入射光Ｌのほとんどは受光面７ａに入射される。しかしながら、一部の入射光Ｌは受光面７ａの周囲、すなわち受光素子７の受光面７ａの外部に入射される。
【０１０９】
すなわち、光信号に用いられるレーザ光は、指向性が高いため、その光強度は、入射光軸または反射光軸などの近傍に集中しているが、それ以外の領域にも一部は照射される。
【０１１０】
受光面７ａに入射する入射光Ｌは、受光素子７によって受光され、電気信号に変換されてプリアンプ９へ出力される。一方、この入射光Ｌは、図１（ａ）に示すように、その一部が反射光Ｒとして反射される。例えば、受光面７には主にＳｉＮ等の保護膜が蒸着されており、その反射率は約５％程度である。受光面７ａに入射し、受光面７ａにて反射した反射光Ｒは、図１（ａ）に示すように、入射光Ｌとほぼ逆の方向に反射される。
【０１１１】
ここで、本実施形態の上述の構成においては、反射率の高い部材として、例えばＡｕワイヤ１１を、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置しているので、反射光Ｒのうちの支配的な光線に対するＡｕワイヤ１１による反射光を生じさせず、光ファイバＦへの反射戻り光を生じさせない。すなわち、例えば、支配的な光線の光路である反射光軸の位置をシミュレーション等により確認し、光路を遮る部材を無くせば、反射光Ｒは光ファイバＦに戻らないので、戻り光量を抑制することができる。
【０１１２】
また、図１（ａ）に示すように、そもそも電極１０とＡｕワイヤ１１とを、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置しているので、支配的な光線としての入射光Ｌを反射することがなく、反射戻り光量を生じさせない。
【０１１３】
一方、入射光Ｌが、受光面７ａの周囲に入射した場合について、図１（ｂ）に基づいて説明する。
【０１１４】
この入射光Ｌは、上述したような指向性が十分でないことによる入射光軸または反射光軸などの近傍よりも外側の領域への光であってもよいし、または、例えば光通信モジュール２に備えられる受信モジュール６の受光素子表面において反射されて生じたノイズであってもよい。
【０１１５】
受光面７ａの外の領域に入射した入射光Ｌの一部は、例えば電極１０に接続されたＡｕワイヤ１１によって反射される。
【０１１６】
ここで、電極１０およびＡｕワイヤ１１は、図１（ｂ）に示すように、入射光軸と反射光軸とのなす平面から垂直方向に隔たった位置に配置されているので、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの一部を、電極１０とＡｕワイヤ１１とによって反射したとしても、この反射光は上述の平面から離れる方向に進行して、光ファイバに戻ることはない。したがって、ノイズの生成を確実に防ぐことができる。
【０１１７】
一方、ここで、例えば電極１０が入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触する位置にある場合には、電極１０に入射しなくても、Ａｕワイヤ１１に直接光が入射してしまう虞れもある。Ａｕワイヤ１１は反射率９８％であるため、Ａｕワイヤ１１に直接入射した入射光Ｌは、ほとんどが全反射されてしまう。このため、反射戻り光を生じてノイズを生じる虞れがある。
【０１１８】
また、受光素子７の入射光Ｌの側、つまり光ファイバＦに近い側に電極１０を配置した場合には、電極１０の位置が入射光Ｌおよび反射光Ｒの照射領域外であっても、入射光Ｌが受光素子７に入射するまでに一部の入射光Ｌが直接Ａｕワイヤ１１で反射され、戻り光となる場合もある。
【０１１９】
また、入射光Ｌが直接Ａｕワイヤ１１に入射しなくとも、受光面７ａで反射した反射光Ｒの方向、すなわち反射光Ｒの照射領域に、Ａｕワイヤ１１が配置される虞もある。反射光ＲがＡｕワイヤ１１に入射すると、この光がＡｕワイヤ１１、受光面７ａと順次反射され、入射光Ｌと平行でほぼ逆の経路を通って光ファイバＦに入射して、ノイズを生じる虞れもある。
【０１２０】
したがって、電極１０の位置は、本実施形態のように、入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触しない、上記の平面の外の位置であることが好ましい。さらには、反射戻り光を抑制する最大の効果を得るために、上記の平面において、電極１０の位置は、受光面７ａの中心から略９０度回転させた位置とすることが望ましい。
【０１２１】
また、以上の説明においては、電極１０およびＡｕワイヤ１１の配置について、入射光軸と反射光軸とから、受光面７ａの中心に対して略９０度回転させた位置に電極１０を配置した構成について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上記の入射光軸と反射光軸とによる平面に含まれない位置であって、略４５度などの位置に受光素子７の電極１０が設けられる構成であってもほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、後述するように、本実施形態のようにほぼ９０度回転させた位置の場合に、最も確実に反射戻り光を抑制することができる。
【０１２２】
次に、上記構成の受信モジュール３を用いて、反射戻り光を測定した結果について、図６および図７に基づいて説明する。
【０１２３】
図６には、受信モジュール３において、入射光Ｌおよび受光面７ａに対して、電極１０の位置を変化させた様子を示す。
【０１２４】
受光面７ａの周辺で、入射光Ｌに近い側に電極１３ａを配置した場合を、電極位置の０度とする。また、それぞれ、電極１３ｂの位置を４５度、電極１３ｃの位置を９０度、電極１３ｄの位置を１３５度、電極１３ｅの位置を１８０度とする。電極１３ａと電極１３ｅとは、入射光軸と反射光軸とからなる平面に接触した配置である。
【０１２５】
上記の電極１３ａ〜１３ｅの配置において、光ファイバＦへの反射戻り光量を測定した結果を図７に示す。横軸に電極位置、縦軸に各位置における入射光Ｌに対する反射戻り光の割合を示す。図６の電極１３ｃに示す電極位置が９０度の配置が、図７に示すように、最も反射戻り光が低減された配置である。この場合、電極の位置が０度、１８０度の場合に比べて、反射戻り光が４分の１から５分の１にまで低減されている。
【０１２６】
また、電極位置が９０度でなくても、すなわち入射光軸と反射光軸とを含む平面と垂直方向でなくても、電極の位置が０度や１８０度以外の位置に配置すれば、少なくとも０度および１８０度の位置と比較して、反射戻り光を低減できる。すなわち、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に電極を配置すれば、入射光軸と反射光軸とを含む平面内に電極を配置する場合と比べて、反射戻り光を低減することができる。
【０１２７】
以上のように、本実施形態の光通信モジュール１は、受光素子７上の電極１０を、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置した構成である。
【０１２８】
これによって、上述のように、反射戻り光を抑制することができる。
【０１２９】
ここで、上述の従来の構成においては、図１２に示すように、電極３０と電極３０から上に伸びるＡｕワイヤ３１とは、入射光軸と反射光軸とを含む平面に配置されていた。このため、上述のような反射戻り光を生じている。
【０１３０】
一方、上述の本発明に係る構成によれば、電極を、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置するので、入射または反射に支配的な光線を、例えば電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射させることがない。
【０１３１】
すなわち、図１２に示すように、受光素子２７に入射される入射光Ｌまたはそこからの反射光Ｒが、さらにもう一度反射されて光ファイバに戻る場合には、その光は、入射光Ｌとほぼ平行の光路で戻ることになる。このような、光ファイバに戻る入射光Ｌとほぼ平行の光路は、入射光軸と反射光軸とを含む平面に含まれる。したがって、本発明のように、入射光軸と反射光軸とを含む平面内に、反射率が高い電極およびボンディングワイヤが配置されない構成とすれば、反射を生じさせない。よって、Ｓ／Ｎを確保できる。
【０１３２】
また、本実施形態の光通信システムＳは、光ファイバＦを介して上述の光通信モジュール１へと光信号を伝送するので、光通信モジュール１の受光素子７による反射戻り光が抑制されて、ノイズが抑制された情報の伝送を行うことができる。
【０１３３】
本発明の他の実施の形態について図８（ａ）（ｂ）に基づいて説明すると以下の通りである。
【０１３４】
なお、以下においては、上述の実施の形態と同じ働きをする部材については、同じ符号で参照して説明を省略する。
【０１３５】
本発明は、図８（ａ）に示すように、光ファイバＦの斜め端面８ｃを光路変換手段として用いる構成であってもよい。すなわち、光路変換手段としての上述のミラー８などを用いない構成であっても、斜め端面８ｃによって入射光Ｌの光路を変換して、受光素子７へと入射させる構成であってもよい。
【０１３６】
また、受光素子７の配置を、図８（ａ）に示すように、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となるように配置するので、反射光Ｒを光ファイバＦへの戻り光とさせない。このため、例えば、上述のように光ファイバＦに斜め端面８ｃを設ける一方、受光素子７の受光面７ａを光ファイバＦの軸と垂直になるように配置してもよい。そうすれば、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となる。
【０１３７】
また、受光素子７上の図示しない電極１０およびＡｕワイヤ１１についても、上述の実施の形態と同様に、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とからなる平面と接触しない位置に配置されているので、反射戻り光量における電極１０上のＡｕワイヤ１１の影響を低減できる。
【０１３８】
本発明は、図８（ｂ）に示すように、受光素子７を斜めに傾斜させることによって、光路変換手段としての受光素子８ｄを実現する構成であってもよい。すなわち、この構成によって、受光素子７の配置を、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となるように配置すれば、反射光Ｒを光ファイバＦへの戻り光とさせない。
【０１３９】
また、受光素子７上の図示しない電極１０およびＡｕワイヤ１１についても、上述の実施の形態と同様に、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とからなる平面と接触しない位置に配置されているので、反射戻り光量における電極１０上のＡｕワイヤ１１の影響を低減できる。
【０１４０】
以上のように、光路変換手段としてプリズムやミラーなどを光ファイバＦと受光素子７との間に挿入する構成ではなく、光ファイバＦの斜め端面や、受光素子７の斜め配置によって光路変換手段を実現したとしても、受光素子７の電極１０の配置を好ましいものとすれば、発光素子の発振劣化やＳ／Ｎの悪化を防止できる光受信モジュールを得ることができる。
【０１４１】
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【０１４２】
なお、以下においては、上述の実施の形態と同じ働きをする部材については、同じ符号で参照して説明を省略する。
【０１４３】
これまでに記載した実施の形態においては、光路変換手段により変換された入射光の入射光軸と、入射光が受光素子から反射する反射光軸とを含む平面と接触しない位置に、受光素子７の電極１０を配置する構成について説明したが、例えば入射光Ｌが受光面７ａ以外の領域にも多く入射する構成の場合には、図９に示すように、受光素子７上に電極１０ａを受光面７ａから離して配置して、そもそも入射光Ｌが電極１０に入射しない構成としてもよい。すなわち、電極１０ａを、入射光による照射領域外に配置する構成であってもよい。この構成でも上述と同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
例えば、コア径が１ｍｍと大きいプラスチックの光ファイバＦから出射した入射光Ｌを直径0．4ｍｍの受光素子７の受光面７ａに集光する場合、入射光７は完全には受光面７ａに集光できず、一部の入射光Ｌは受光面７ａの周辺に到達する場合もある。したがって、図９に示すように、電極１０ａを受光面７ａから離して、入射光Ｌの照射領域外に配置すれば、反射光Ｒを低減することができる。
【０１４５】
なお、一般に、受光素子において電極は受光面に近傍した配置としているが、上述のように電極１０ａを受光面７ａから離した場合においては、受光面７ａと電極１０ａとの間の容量及びインダクタンスが増加して、高速伝送が制限されることもある。
【０１４６】
逆に広すぎる帯域を狭くする場合には、必要とする伝送速度に応じて受光面１０ａと電極１０ａとの間を離したり、あるいは受光面７ａを大きくしたりする等の対応をすることにより同様の効果を得ることができる。
【０１４７】
なお、上述の実施の形態においては、双方向通信リンクに用いられる、光の送信および受信を行う光通信モジュールについて説明したが、本発明は受信素子を有する受信モジュールのみを備える片方向伝送の光通信モジュールであってもよい。
【０１４８】
この構成の光通信モジュールは、上述のように光ファイバＦへの戻り光を生じさせないので、ノイズを生じさせない。
【０１４９】
ここで、発光素子として半導体レーザを用いて光通信モジュールへ光信号を伝送した場合に、伝送先の受信モジュールにおいて反射戻り光が生じて、その光が送信元の半導体レーザまで戻ると、半導体レーザの発振に対して影響を及ぼし、発振劣化をまねく虞れがある。このため、高速伝送を行うことができなくなる。
【０１５０】
一方、本発明の構成によれば、受信モジュールが反射戻り光を生じさせないので、受信モジュールへの安定した情報の伝送を行うことができ、高速伝送を安定して行うことができる。
【０１５１】
また、本発明に係る光通信システムは、光ファイバを介して、本発明に係る上述のいずれかの光通信モジュールへ光信号を伝送する光通信システムであるので、光通信モジュールの受光素子による反射戻り光を抑制して、ノイズが抑制された情報の伝送を行う光通信システムを実現できる。
【０１５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５３】
上述の具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明はそのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明に係る光通信モジュールは、以上のように、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置されており、上記プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されている構成である。
【０１５５】
それゆえ、入射光または反射光のうちの支配的な光線を、電極または例えばその上に伸びるボンディングワイヤに入射させず、反射戻り光を抑制できるという効果を奏する。
【０１５６】
また、入射光または反射光の一部を、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射する場合であっても、この反射光を光ファイバと離れる方向に進行させて、反射戻り光を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係る光通信モジュールの一実施形態の一部を示す概略の平面図であり、（ｂ）は（ａ）とは出射された光の状態が異なる場合の平面図である。
【図２】 上記光通信モジュールを含む光通信システムの一実施形態を示す概略の断面図である。
【図３】 （ａ）は上記光通信モジュールの受信モジュールの概略の断面図であり、（ｂ）は上記受信モジュールを上方からみた概略の断面図である。
【図４】 上記光通信モジュールの変形例を示す概略の断面図である。
【図５】 上記光通信モジュールの他の変形例を示す概略の断面図である。
【図６】 図３に示す光通信モジュールにおいて反射戻り光を測定する構成を示す概略の平面図である。
【図７】 図６の構成における反射戻り光の測定結果を示すグラフである。
【図８】 (ａ）は本発明に係る光通信モジュールの他の実施形態を示す概略の断面図であり、（ｂ）は本発明に係る光通信モジュールのさらに他の実施形態を示す概略の断面図である。
【図９】 本発明に係る光通信モジュールのさらに他の実施形態を示す概略の平面図である。
【図１０】 従来の光通信モジュールを備えた光通信システムの構成を示す概略の断面図である。
【図１１】 （ａ）は上記光通信モジュールの概略の断面図であり、（ｂ）は上記光通信モジュールを上方からみた断面図である。
【図１２】 図１１（ｂ）に示す線Ａ−Ａによる上記光通信モジュールの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２ 光通信モジュール
７ 受光素子
８、８ａ ミラー（光路変換手段）
８ｂ プリズム（光路変換手段）
８ｃ 斜め端面（光路変換手段）
８ｄ 受光素子（光路変換手段）
８ｒ 反射面
９ プリアンプ（他の素子）
１０、１０ａ 電極
１１ Ａｕワイヤ（ボンディングワイヤ）
Ｆ 光ファイバ
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 入射光
Ｒ 反射光
Ｓ 光通信システム
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を受信する光通信モジュールおよび光通信システムに関するものであり、より詳細には、例えばプラスチック光ファイバのようなマルチモード光ファイバを伝送媒体とした家庭内通信、電子機器間通信、ＬＡＮ（Local Area Network）等に使用することのできる一芯光ファイバに対応した光通信モジュールおよび光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）やＦＴＴＨ（Fiber to the Home）、ＣＡＴＶ（cable television）などの普及に伴い、多チャンネル動画データの配信等が可能となっている。このため、家庭内においても、これまでの低速な機器間伝送ではなく、高速かつ長距離にわたる伝送能力を持つ機器間伝送やネットワークが必要となってきている。
【０００３】
このように、高速かつ長距離にわたる伝送が可能な方法として、光ファイバによる通信が有力視されている。特に、家庭内における通信のために、使い勝手やコスト面を考慮して、プラスチックファイバを用いた光ファイバ通信の研究が盛んとなっている。伝送方式としては、二本の光ファイバを用いた伝送方式や、一本の光ファイバを用いて、一方向への伝送中には逆方向の伝送をしないという半二重方式ではなく、一本の光ファイバを用いて両方向から同時に伝送を行う全二重方式が有力視されている。
【０００４】
光ファイバを介した、高速の伝送かつ全二重の通信方式に用いられる光通信モジュールにおいては、伝送信号の高速応答性や、信号対ノイズ比（signal-to-noise ratio：Ｓ／Ｎ）の確保が重要となってくる。特にＳ／Ｎの確保においては、光信号と電気信号のそれぞれについて、Ｓ／Ｎを確保するような光通信モジュールが必要となる。
【０００５】
従来の光通信モジュールの構成について、図１０に基づいて説明する。
【０００６】
光ファイバＦによって接続された光通信モジュール２１・２２は、光ファイバＦを介して変調光を双方向に伝送して、双方向通信リンクを実現している。なお、この変調光は伝送するデータ信号に基づいて作成されるものである。データ信号は、例えば光通信モジュール２１・２２に接続される、図示しない周辺機器から入力されるようになっている。
【０００７】
光通信モジュール２１は、受信モジュール２３と送信モジュール２４とを備えている。光通信モジュール２２は、送信モジュール２５と受信モジュール２６とを備えている。
【０００８】
データ伝送の際には、例えば光通信モジュール２２の送信モジュール２５から送信される送信光Ｌ３が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２１の受信モジュール２３にて受信される。また、例えば、逆に、光通信モジュール２１の送信モジュール２４から送信される送信光Ｌ４が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２２の受信モジュール２６にて受信される。
【０００９】
データ伝送の際に、光通信モジュール２１および２２から、同時に光ファイバＦを介して光信号を送信し、それぞれ相手方にて受信することによって、全二重の双方向通信を行うことができる。
【００１０】
このような双方向通信を行うには、先に述べたように、信号対ノイズ比であるＳ／Ｎを確保することが重要である。
【００１１】
図１０に示す構成において、光通信モジュール２２から光通信モジュール２１へと伝送する場合には、信号である送信光Ｌ３は送信モジュール２５から光ファイバＦを介して受信モジュール２３にて受信される。
【００１２】
ここで、この信号に対するノイズとしては、種々の要因が考えられる。主たるノイズとして、例えば、送信モジュール２４から光ファイバＦを介して受信モジュール２６へと送信される送信光Ｌ４のうち、受信モジュール２６において反射され、受信モジュール２３にて受信される反射光Ｌ５を挙げることができる。
【００１３】
このようなノイズは、例えば送信モジュールの発光素子として半導体レーザを用いる場合に、半導体レーザの発振劣化を招く虞れがある。
【００１４】
また、例えばその他に、送信光Ｌ３・Ｌ４などについて、光ファイバＦの両端面において発生する、図示しない反射光もノイズの原因となりうる。しかし、このようなノイズは、光ファイバＦの端面形状を例えば斜めや球状にすることによって低減できる。
【００１５】
そこで、受信モジュール２６における反射によって生ずる、上述の主たるノイズである反射光Ｌ５を生じさせないために、受信モジュール２６の受光素子表面による反射光が光ファイバＦに戻らず、反射光Ｌ５とならないような対策がなされている。例えば、受信モジュールの受光素子による反射戻り光を生じさせないように、プリズムのような光路変換手段を用いて受信モジュール２６の受光素子に対して送信光Ｌ４を斜めに入射させて、生じた反射光が光ファイバＦには戻らないようにしている。これによってＳ／Ｎを確保するようになっていた。
【００１６】
ここで、受光素子とは、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものであり、例えばフォトダイオードのような素子である。
【００１７】
また、上述の構成に加えて、光信号だけでなく、電気信号のＳ／Ｎをも向上させるために、以下のような対策がなされている。
【００１８】
例えば、光通信モジュールの受信モジュールにおいては、高速伝送及びＳ／Ｎの確保を行うために、受光素子とプリアンプとをパッケージしたモジュールが用いられている。
【００１９】
この構成において、光ファイバＦを介して伝送された送信光が受光素子において受信される。光信号は受光素子によって電気信号に変換され、この電気信号はプリアンプによって増幅されて光通信モジュールの外部へと出力される。
【００２０】
ここで、受光素子によって光信号から変換された電気信号は微弱な信号であるため、ワイヤやリードフレームなどによる伝送路が長くなると、伝播中に雑音が入りやすくなる。
【００２１】
特に、高速伝送を行う場合に、信号を形成する高周波は細い伝送路によるインダクタンス成分の影響を受けるため、歪んだ信号となる。
【００２２】
そこで、電気信号に雑音が入ることによる信号の歪みをできるだけ抑えるために、入射光を受信して電気信号へ変換する受光素子と変換された電気信号を増幅するプリアンプとの間の伝送路を、できるだけ短くする必要がある。このため、上述のように、受光素子とプリアンプとを近付けて同一パッケージとした構成をとることが多い。
【００２３】
以上のように近付けて配置した受光素子とプリアンプとについて、それぞれの電極間を例えばＡｕワイヤによってできるだけ短く接続して雑音の混入を防ぎ、Ｓ／Ｎ及び高速応答性を確保することができる。
【００２４】
すなわち、従来の一方向通信においては、例えばプリズムなどの光路変換手段を用いて反射戻り光を抑制していた。これによって、光信号を発生させるレーザの発振を安定にさせていた。しかし、図１０のように一本の光ファイバを用いて双方向通信リンクをする場合には、レーザの発振の安定性だけでなく、光信号におけるＳ／Ｎの確保が重要になるという新たな課題が生じてくる。
【００２５】
さらに、光ファイバＦとして、プラスチック光ファイバなどのコア径の大きい光ファイバを用いた場合、石英光ファイバでは影響しなかった受光素子の配置などが影響してくるという新たな課題が生じてくる。
【００２６】
上述のような、高速応答性及びＳ／Ｎの確保をするための条件を考慮した光通信モジュールとして、日本国の公開特許公報「特開平５−５３０３３号公報（公開日：１９９３年３月５日）」に開示された光通信モジュール（光受信器）がある。
【００２７】
上記光通信モジュールの構成について、図１１に基づいて説明する。
【００２８】
光通信モジュール２１は、図１１に示すように、受信モジュール２３のパッケージ内に、受光素子２７、プリズム２８、プリアンプ２９、Ａｕワイヤ３１、リード端子３２および基板３３を含んでいる。なお、上述した図１０に示す光通信モジュールと同様の部材については、簡単のため同じ符号を付して説明している。
【００２９】
受信モジュール２３のパッケージは、受信モジュール２３の筐体である。受光素子２７は、受信した光信号を電気信号に変換するものである。プリズム２８は、入射光の光路を変換するためのものである。プリアンプ２９は、入力される電気信号を増幅して出力する。Ａｕワイヤ３１は、受光素子２７とプリアンプ２９、またはプリアンプ２９とリード端子３２とを接続するためのものである。リード端子３２は、バイアスの入力及び信号の出力を行うものである。基板３３は、受光素子２７およびプリアンプ２９を搭載するためのものである。
【００３０】
なお、図１１（ｂ）に示す受光面２７ａは、入射光の照射領域に相当し、入射光を受光する面である。電極３０は、受光素子２７から信号を出力するための電極である。
【００３１】
上記構成において、入射光が伝送される光ファイバＦから、入射光Ｌが出射され、プリズム２８を介して受光素子２７にて受信される。また、入射光Ｌの一部は受光素子２７にて反射されて、反射光Ｒとなる。
【００３２】
受光面２７ａにて受光した入射光Ｌは受光素子２７で電気信号に変換され、プリアンプ２９へと出力される。プリアンプ２９へ出力された電気信号は増幅されてリード端子３２に出力される。
【００３３】
なお、受光素子２７の電源電圧は、受信モジュール２３のパッケージの外からリード端子３２を介して供給される。また、プリアンプ２９の電源電圧も同様にしてリード端子３２を介して供給される。
【００３４】
また、図１１（ａ）に示すように、プリズム２８を用いて光ファイバＦからの入射光Ｌの光路を変換すれば、受光素子２７の受光面２７ａと光ファイバＦの光軸とをほぼ平行に配置して、薄型の光受信モジュールを得ることができる。
【００３５】
また、入射光Ｌを受光素子２７に対して斜めに入射させるので、受光素子２７にて反射した反射光Ｒが光ファイバＦには戻りにくいような構成となっている。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報記載の構成においては、受光素子２７における反射光Ｒの一部が光ファイバＦに戻って、ノイズを生ずる虞れがある。
【００３７】
すなわち、図１２に示すように、受光素子２７に対して斜めに入射した入射光Ｌは、例えば受光面２７ａにて反射され反射光Ｒとなる。このとき、一部の反射光Ｒは、受光素子２７の電極３０にボンディングされたＡｕワイヤ３１でさらに反射され、入射光Ｌとほぼ同じ光路で光ファイバＦまで戻り、ノイズを生じてしまう。
【００３８】
例えば、受光素子２７及びプリアンプ２９を、太さ２０μｍのＡｕワイヤ３１により接続した場合、電極３０上にはワイヤボンディングによって、底面約φ９０μｍ、高さ約２５μｍ程度のほぼボール状の形状が形成される。
【００３９】
さらに、受光素子２７とプリアンプ２９との接続のように間隔が狭い場合は、Ａｕワイヤ３１の断線を防止するために、ボール状の形成物の上に約９０μｍ程度の直線状のワイヤを伸ばして接続する必要がある。
【００４０】
したがって、反射率が約９８％程度であるＡｕワイヤ３１による形成物は、反射光Ｒを遮るとともに、ほぼ全反射させて、入射光Ｌとほぼ同じ光路を介した反射戻り光としてしまう。
【００４１】
また、一般に、光通信モジュールにおいて高速伝送を実現するためには、受光面の大きさを小さくして、高速伝送に影響を与える容量成分を小さくする必要がある。ここで、小さな受光面２７ａに照射するために入射光Ｌを集光すると、反射光Ｒの強度を強めることになり、上述のようなＡｕワイヤ３１の影響を強めてしまう。したがって、反射光Ｒによって、レーザの発振の安定性や光信号のＳ／Ｎにも大きく影響するという問題があった。
【００４２】
また、上記公報記載の構成に限らず、他の光路変換手段を有する光通信モジュールにおいても、受光素子の配置が図１２と同様の配置である場合には、一定の反射戻り光量が発生するという問題がある。
【００４３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、光ファイバへの戻り光量を抑制した光通信モジュールおよび光通信システムを提供することにある。
【００４４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、マルチモード光ファイバを介して伝送されて入射する入射光を光路変換手段によって、受光素子の表面に設けられた受光面に対して斜めに入射させ、上記受光素子が受光して得た電気信号を、上記受光素子の表面に設けられた電極からボンディングワイヤを介して、上記電気信号を増幅するプリアンプへと出力する光通信モジュールにおいて、上記電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置されており、上記プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されていることを特徴としている。
【００４５】
ここで、受光素子とは、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものであり、例えばフォトダイオードのような素子である。
【００４６】
また、入射光軸とは、入射光の放射角度特性において例えば最も強度が大きい線のような、受光素子への入射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００４７】
また、反射光軸とは、反射光の放射角度特性において例えば最も強度が大きいような、受光素子からの反射に支配的な光線を代表する直線に相当する。なお、入射光に対する反射光とは、例えば入射光が受光素子にて反射して生ずる反射光を含む。
【００４８】
そして、光路変換手段とは、入射される光を異なる方向へと出射するものであって、例えばミラーやプリズムを含む。
【００４９】
受光素子は入射光を受光すると、入射光を変換して得た電気信号を、電極からプリアンプへと出力する。プリアンプによって増幅された信号によって、送信された情報を再生することができる。
【００５０】
上記構成によれば、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置され、プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されるので、入射光または反射光のうちの支配的な光線は、電極または例えばその上に伸びるボンディングワイヤに入射しない。したがって、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤにおける反射によって生ずる反射戻り光を抑制できる。
【００５１】
また、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反 射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置され、プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されるので、入射光軸または反射光軸から外れた入射光または反射光の一部を、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射する場合であっても、この反射光を上記平面の外で進行させる。すなわち、反射光は、例えば上記平面とは離れる方向に進行して、光ファイバへは戻らない。
【００５２】
したがって、反射戻り光を抑制した光通信モジュールを提供することができる。
【００５３】
また、上記構成によれば、光路変換手段を介して入射光を受光素子へと導くので、光ファイバと受光素子の配置の自由度を増すことができる。したがって、光通信モジュールの設計を容易にできる。
【００５４】
そして、光路変換手段を用いて入射光を所望の角度で受光素子へと導いて、反射戻り光を抑制する構成を簡単に実現することができる。
【００５５】
また、本発明に係る光通信モジュールは、上記電極は、上記入射光による照射領域外に配置されることを特徴としている。
【００５６】
上記構成によれば、受光素子の電極は、入射光による照射領域外に配置されるので、電極が入射光を反射することはない。
【００５７】
したがって、受光素子の電極による反射戻り光を抑制した光通信モジュールを提供することができる。
【００５８】
また、本発明に係る光通信モジュールは、上記構成において、上記光路変換手段は、上記マルチモード光ファイバの端面を斜めに形成した斜め端面を含むことを特徴としている。
【００５９】
上記構成によれば、光ファイバを介して伝送された入射光は、斜め端面において屈折して、光ファイバ内部とは異なる方向へと出射するので、斜め端面によって簡単に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６０】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、上記構成において、上記光路変換手段は、反射面を有するミラーを含むことを特徴としている。
【００６１】
上記構成において、入射光を反射面にて所望の方向へと反射させて、簡単な構成で光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６２】
また、上記ミラーを、プラスチック成型した部材に金属膜を蒸着した構成とすれば、安価に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６３】
本発明に係る光通信モジュールは、上記課題を解決するために、上記構成において、上記光路変換手段は、プリズムを含むことを特徴としている。
【００６４】
上記構成において、入射光をプリズムにて屈折させて所望の方向へと出射すれば、簡単な構成で光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６５】
また、上記プリズムを、プラスチック成型した部材を用いた構成とすれば、安価に光路変換手段を含む構成を実現できる。
【００６６】
本発明に係る光通信システムは、上記課題を解決するために、上述のいずれかの光通信モジュールへ、上記マルチモード光ファイバを介して光信号を伝送する光通信システムである。
【００６７】
したがって、光通信モジュールの受光素子による反射戻り光を抑制して、ノイズが抑制された情報の伝送を行う光通信システムを実現できる。
【００６８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図７に基づいて説明すると以下の通りである。
【００６９】
本発明に係る光通信システムＳは、図２に示すように、例えば光通信モジュール２から、光ファイバＦを介して、本発明の一実施形態の光通信モジュール１へと光信号を伝送する光通信システムである。
【００７０】
光通信モジュール１は、受信モジュール３と送信モジュール４とを備えている。光通信モジュール２は、送信モジュール５と受信モジュール６とを備えている。
【００７１】
データ伝送の際には、光ファイバＦを介して変調光を双方向に伝送して、双方向通信リンクを実現している。例えば光通信モジュール２の送信モジュール５から送信される送信光Ｌ１が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール１の受信モジュール３にて受信される。また、例えば、逆に、光通信モジュール１の送信モジュール４から送信される送信光Ｌ２が光ファイバＦを介して伝送され、光通信モジュール２の受信モジュール６にて受信される。
【００７２】
なお、上述の変調光は、伝送するためのデータ信号に基づいて作成されるものである。データ信号は、例えば、光通信モジュール１・２に接続される、図示しない周辺機器から入力される。
【００７３】
上記受信モジュール３の構成について、図３に基づいて説明する。
【００７４】
受信モジュール３は、受光素子７、ミラー（光路変換手段）８、プリアンプ（他の素子）９、電極１０、Ａｕワイヤ（ボンディングワイヤ）１１およびリード端子１２を備えている。
【００７５】
受光素子７は、受光した変調光の強弱を電気信号に変換する機能を有するものである。受光素子７は、例えば受光面７ａで入射光Ｌを受光して得た電気信号を、プリアンプ９へと出力する。受光素子７は、例えば入射光Ｌの波長域で感度の高いフォトダイオードを用いる。発光素子として波長６５０ｎｍの発光素子を用いる場合には、受光素子７として、例えばシリコンを材料とするＰＩＮフォトダイオードやアバランシェフォトダイオードを用いる。
【００７６】
ミラー８は、入射される光を異なる方向へと出射するためのものである。すなわち、光路変換手段としてのミラー８は、光ファイバＦからの入射光Ｌを反射面８ｒにて反射して光路を変換させ、受光素子７の受光面７ａに対して垂直でない所望の角度で入射させるためのものである。したがって、ミラー８は、入射光Ｌが受光素子７で反射された後に再び光ファイバＦに戻ることを防止している。
【００７７】
本実施形態のミラー８は、曲面ミラーである。この曲面ミラーは、例えば、ガラス研磨又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：polymethyl methacrylate）のようなプラスチックの成型により作製され、曲面部に金属膜を蒸着することによって形成される。
【００７８】
なお、光路変換手段として、本実施形態のように反射面８ｒを形成したミラー８を用いる場合には、反射面８ｒには反射率の高いＡｌ又はＡｕなどの金属膜を蒸着する。これによって、反射面８ｒにおける損失を無視できて、入射光Ｌを全反射する光路変換手段としてのミラー８を得ることができる。
【００７９】
また、曲面ミラーであるミラー８を光路変換手段として用いたのは、光路を変換するだけでなく、高速伝送のために直径を小さくした受光面７ａに入射光Ｌを集光するためである。これによって、小さい受光面７ａに効率よく入射光Ｌを集光できる。すなわち、光ファイバＦとしてプラスチック光ファイバを用いた場合には、典型的な受光素子７の大きさは光ファイバＦに対して半分以下程度になるので、上記構成によって確実に受信できるようにしてもよい。また、上記構成によって、受光素子７の受光面７ａを小さくし、高速伝送に影響を与える容量成分を小さくすれば、安定して高速伝送を行うことができる。
【００８０】
なお、曲面ミラーとしてのミラー８の形状は、反射光Ｒが光ファイバＦから離れた方向に反射され、光ファイバＦへと戻らないように最適化された設計となっている。
【００８１】
なお、光路変換手段の構成としては、本実施形態のように、曲面ミラーを用いる構成に限るものでなく、例えば図４に示す平面状のミラー８ａを用いる構成であってもよい。
【００８２】
また、光路変換手段はミラーに限るものではなく、例えば図５のプリズム８ｂのように、入射光Ｌを屈折、透過させて光路を変換する構成であってもよい。また、例えばレンズを用いて、入射光Ｌを屈折、透過させて光路を変換する構成であってもよい。
【００８３】
いずれの光路変換手段においても、例えばプラスチックで成型された部材を用いることにより、安価な光通信モジュールを得ることができる。
【００８４】
プリアンプ９は、受光素子７において受信された光信号から変換して得られた電気信号を、増幅して光通信モジュールの外部へと出力するためのものである。プリアンプ９は、受光素子７の電極１０からＡｕワイヤ１１を介して受光素子７と結合されている。
【００８５】
リード端子１２は、バイアスの入力及び信号の出力を行うものである。
【００８６】
また、プリアンプ９は、受光素子７の電極１０側に並列して配置し、それぞれのチップの電極を近付けて、最短距離でＡｕワイヤ１０によって接続を行うようになっている。
【００８７】
このため、図３（ｂ）に示すように、受光素子７とプリアンプ９の配置および接続の方向が、入射光軸に対して垂直な方向とすることが望ましい。
【００８８】
また、電極１０は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、受光素子７に入射する入射光Ｌの入射光軸と入射光Ｌに対する反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置されている。
【００８９】
ここで、入射光軸とは、入射光Ｌの放射角度特性において例えば最も強度が大きい線のような、受光素子７への入射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００９０】
また、反射光軸とは、反射光Ｒの放射角度特性において例えば最も強度が大きいような、受光素子７からの反射に支配的な光線を代表する直線に相当する。
【００９１】
また、電極１０は、入射光Ｌが照射される受光素子７の面（被照射面）上の、入射光Ｌの照射中心から入射光軸と垂直方向に隔たった位置に配置されている。
【００９２】
ここで、入射光Ｌの照射中心とは、入射光Ｌが照射される受光素子７の被照射面における入射光軸の位置に相当する。この照射中心は、通常は受光面７ａの中心に配置される。
【００９３】
上記構成によれば、電極１０またはＡｕワイヤ１１による、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの支配的な光線に対する反射光を生じさせず、反射戻り光を生じさせない。
【００９４】
また、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの一部を、電極１０またはＡｕワイヤ１１によって反射したとしても、この反射光は例えば入射光軸と反射光軸とを含む平面から離れる方向に進行して、光ファイバＦに戻ることはない。
【００９５】
ここで図２に戻って、光ファイバＦおよび送信モジュール４について説明する。
【００９６】
光通信モジュール１と接続される本実施形態の光ファイバＦは、主としてプラスチック光ファイバ（ＰＯＦ：Plastic Optical Fiber）である。また、このＰＯＦは、例えばマルチモード光ファイバを用いることが想定されている。ＰＯＦは、コアがポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリカーボネート（ＰＣ:polycarbonate）等の光透過性に優れたプラスチックからなり、クラッドは上記のコアより屈折率の低いプラスチックで構成されている。このような光ファイバでは、石英光ファイバに比べそのコア径を約２００μｍから約１ｍｍと大きくすることが容易であることから、光通信モジュールとの結合調整が容易であり、安価な双方向通信リンクを得ることができる。
【００９７】
また、光ファイバＦは、ＰＯＦに限るものではなく、コアが石英ガラスよりなり、クラッドがポリマーで構成されたＰＣＦ（Plastic Clad Fiber）や石英光ファイバを用いても良い。ＰＣＦや石英ファイバはＰＯＦに比べると価格が高いが、伝送損失が小さく、伝送帯域が広いという特徴がある。このため、ＰＣＦや石英光ファイバを伝送媒体とすることにより、長距離での通信やより高速での通信を行うことができる双方向通信リンクを得ることができる。
【００９８】
また、光通信モジュール１の送信モジュール４は、光ファイバＦを介して情報の伝送を行う光信号の光源としての発光素子を備えている。
【００９９】
すなわち、光信号の光源として、例えばＧａＡｌＡｓやＧａＩｎＡｌＰ等を材料とする半導体レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）のような発光素子を備えている。また、光源として、その他のＬＥＤ等の面発光型の発光素子を用いてもよい。
【０１００】
なお、発光素子としては、プラスチック光ファイバである光ファイバＦに対して伝送損失が小さい、一般にＤＶＤ等に使用されている波長約６５０ｎｍ程度の波長の光を出力する発光素子を用いることが望ましい。また、光ファイバＦとしてＰＣＦや石英光ファイバを用いる際も、光ファイバＦ中の伝播損失が小さくなるような波長を持つ発光素子を光源として用いるのが良い。
【０１０１】
なお、光通信モジュール２の送信モジュール５および受信モジュール６の構成はどのようなものであってもよく、例えば上述の送信モジュール４および受信モジュール３と同様の構成であってもよいし、または従来の送信モジュールおよび受信モジュールと同様の構成であってもよい。
【０１０２】
上記構成の光通信モジュール１には、光通信モジュール２の送信モジュール５から光ファイバＦを介して入射光Ｌ１が入射するようになっている。
【０１０３】
光通信モジュール１の受信モジュール３においては、例えば図３に示すように、光ファイバＦから入射光Ｌが出射される。上記構成の受信モジュール３は、光ファイバ３から出射された入射光Ｌを、ミラー８を介して受光素子７の受光面７ａにて受信する。光通信モジュール１は、受信モジュール３を備えているので、伝送された光信号を反射させることなく受信できる。
【０１０４】
この反射戻り光量の抑制について、以下で図１に基づいて説明する。なお、図１においては、ミラー８は省略している。
【０１０５】
受信モジュール３の電極１０は、図１（ａ）に示すように、光ファイバＦから照射された入射光Ｌの入射光軸と入射光Ｌが受光素子７にて反射された反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置されている。すなわち、電極１０は、入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触しない位置の、受光素子７の被照射面上に配置されている。
【０１０６】
また、電極１０は、上述の被照射面上に、入射光Ｌの照射中心から入射光軸と垂直方向に離れた位置、すなわち略９０度回転された位置に配置されている。
【０１０７】
Ａｕワイヤ１１についても、電極１０から図示しないプリアンプ９へと、入射光軸と反射光軸とを含む平面に対して垂直方向に伸びて接続されている。すなわち、受光面７ａの中心に対して略９０度回転された方向へ伸びてプリアンプ９へと接続されている。
【０１０８】
上記構成において、光ファイバＦより出射した入射光Ｌのほとんどは受光面７ａに入射される。しかしながら、一部の入射光Ｌは受光面７ａの周囲、すなわち受光素子７の受光面７ａの外部に入射される。
【０１０９】
すなわち、光信号に用いられるレーザ光は、指向性が高いため、その光強度は、入射光軸または反射光軸などの近傍に集中しているが、それ以外の領域にも一部は照射される。
【０１１０】
受光面７ａに入射する入射光Ｌは、受光素子７によって受光され、電気信号に変換されてプリアンプ９へ出力される。一方、この入射光Ｌは、図１（ａ）に示すように、その一部が反射光Ｒとして反射される。例えば、受光面７には主にＳｉＮ等の保護膜が蒸着されており、その反射率は約５％程度である。受光面７ａに入射し、受光面７ａにて反射した反射光Ｒは、図１（ａ）に示すように、入射光Ｌとほぼ逆の方向に反射される。
【０１１１】
ここで、本実施形態の上述の構成においては、反射率の高い部材として、例えばＡｕワイヤ１１を、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置しているので、反射光Ｒのうちの支配的な光線に対するＡｕワイヤ１１による反射光を生じさせず、光ファイバＦへの反射戻り光を生じさせない。すなわち、例えば、支配的な光線の光路である反射光軸の位置をシミュレーション等により確認し、光路を遮る部材を無くせば、反射光Ｒは光ファイバＦに戻らないので、戻り光量を抑制することができる。
【０１１２】
また、図１（ａ）に示すように、そもそも電極１０とＡｕワイヤ１１とを、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置しているので、支配的な光線としての入射光Ｌを反射することがなく、反射戻り光量を生じさせない。
【０１１３】
一方、入射光Ｌが、受光面７ａの周囲に入射した場合について、図１（ｂ）に基づいて説明する。
【０１１４】
この入射光Ｌは、上述したような指向性が十分でないことによる入射光軸または反射光軸などの近傍よりも外側の領域への光であってもよいし、または、例えば光通信モジュール２に備えられる受信モジュール６の受光素子表面において反射されて生じたノイズであってもよい。
【０１１５】
受光面７ａの外の領域に入射した入射光Ｌの一部は、例えば電極１０に接続されたＡｕワイヤ１１によって反射される。
【０１１６】
ここで、電極１０およびＡｕワイヤ１１は、図１（ｂ）に示すように、入射光軸と反射光軸とのなす平面から垂直方向に隔たった位置に配置されているので、入射光Ｌまたは反射光Ｒのうちの一部を、電極１０とＡｕワイヤ１１とによって反射したとしても、この反射光は上述の平面から離れる方向に進行して、光ファイバに戻ることはない。したがって、ノイズの生成を確実に防ぐことができる。
【０１１７】
一方、ここで、例えば電極１０が入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触する位置にある場合には、電極１０に入射しなくても、Ａｕワイヤ１１に直接光が入射してしまう虞れもある。Ａｕワイヤ１１は反射率９８％であるため、Ａｕワイヤ１１に直接入射した入射光Ｌは、ほとんどが全反射されてしまう。このため、反射戻り光を生じてノイズを生じる虞れがある。
【０１１８】
また、受光素子７の入射光Ｌの側、つまり光ファイバＦに近い側に電極１０を配置した場合には、電極１０の位置が入射光Ｌおよび反射光Ｒの照射領域外であっても、入射光Ｌが受光素子７に入射するまでに一部の入射光Ｌが直接Ａｕワイヤ１１で反射され、戻り光となる場合もある。
【０１１９】
また、入射光Ｌが直接Ａｕワイヤ１１に入射しなくとも、受光面７ａで反射した反射光Ｒの方向、すなわち反射光Ｒの照射領域に、Ａｕワイヤ１１が配置される虞もある。反射光ＲがＡｕワイヤ１１に入射すると、この光がＡｕワイヤ１１、受光面７ａと順次反射され、入射光Ｌと平行でほぼ逆の経路を通って光ファイバＦに入射して、ノイズを生じる虞れもある。
【０１２０】
したがって、電極１０の位置は、本実施形態のように、入射光軸と反射光軸とを含む平面に接触しない、上記の平面の外の位置であることが好ましい。さらには、反射戻り光を抑制する最大の効果を得るために、上記の平面において、電極１０の位置は、受光面７ａの中心から略９０度回転させた位置とすることが望ましい。
【０１２１】
また、以上の説明においては、電極１０およびＡｕワイヤ１１の配置について、入射光軸と反射光軸とから、受光面７ａの中心に対して略９０度回転させた位置に電極１０を配置した構成について説明したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、上記の入射光軸と反射光軸とによる平面に含まれない位置であって、略４５度などの位置に受光素子７の電極１０が設けられる構成であってもほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、後述するように、本実施形態のようにほぼ９０度回転させた位置の場合に、最も確実に反射戻り光を抑制することができる。
【０１２２】
次に、上記構成の受信モジュール３を用いて、反射戻り光を測定した結果について、図６および図７に基づいて説明する。
【０１２３】
図６には、受信モジュール３において、入射光Ｌおよび受光面７ａに対して、電極１０の位置を変化させた様子を示す。
【０１２４】
受光面７ａの周辺で、入射光Ｌに近い側に電極１３ａを配置した場合を、電極位置の０度とする。また、それぞれ、電極１３ｂの位置を４５度、電極１３ｃの位置を９０度、電極１３ｄの位置を１３５度、電極１３ｅの位置を１８０度とする。電極１３ａと電極１３ｅとは、入射光軸と反射光軸とからなる平面に接触した配置である。
【０１２５】
上記の電極１３ａ〜１３ｅの配置において、光ファイバＦへの反射戻り光量を測定した結果を図７に示す。横軸に電極位置、縦軸に各位置における入射光Ｌに対する反射戻り光の割合を示す。図６の電極１３ｃに示す電極位置が９０度の配置が、図７に示すように、最も反射戻り光が低減された配置である。この場合、電極の位置が０度、１８０度の場合に比べて、反射戻り光が４分の１から５分の１にまで低減されている。
【０１２６】
また、電極位置が９０度でなくても、すなわち入射光軸と反射光軸とを含む平面と垂直方向でなくても、電極の位置が０度や１８０度以外の位置に配置すれば、少なくとも０度および１８０度の位置と比較して、反射戻り光を低減できる。すなわち、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に電極を配置すれば、入射光軸と反射光軸とを含む平面内に電極を配置する場合と比べて、反射戻り光を低減することができる。
【０１２７】
以上のように、本実施形態の光通信モジュール１は、受光素子７上の電極１０を、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とを含む平面の外に配置した構成である。
【０１２８】
これによって、上述のように、反射戻り光を抑制することができる。
【０１２９】
ここで、上述の従来の構成においては、図１２に示すように、電極３０と電極３０から上に伸びるＡｕワイヤ３１とは、入射光軸と反射光軸とを含む平面に配置されていた。このため、上述のような反射戻り光を生じている。
【０１３０】
一方、上述の本発明に係る構成によれば、電極を、入射光軸と反射光軸とを含む平面の外に配置するので、入射または反射に支配的な光線を、例えば電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射させることがない。
【０１３１】
すなわち、図１２に示すように、受光素子２７に入射される入射光Ｌまたはそこからの反射光Ｒが、さらにもう一度反射されて光ファイバに戻る場合には、その光は、入射光Ｌとほぼ平行の光路で戻ることになる。このような、光ファイバに戻る入射光Ｌとほぼ平行の光路は、入射光軸と反射光軸とを含む平面に含まれる。したがって、本発明のように、入射光軸と反射光軸とを含む平面内に、反射率が高い電極およびボンディングワイヤが配置されない構成とすれば、反射を生じさせない。よって、Ｓ／Ｎを確保できる。
【０１３２】
また、本実施形態の光通信システムＳは、光ファイバＦを介して上述の光通信モジュール１へと光信号を伝送するので、光通信モジュール１の受光素子７による反射戻り光が抑制されて、ノイズが抑制された情報の伝送を行うことができる。
【０１３３】
本発明の他の実施の形態について図８（ａ）（ｂ）に基づいて説明すると以下の通りである。
【０１３４】
なお、以下においては、上述の実施の形態と同じ働きをする部材については、同じ符号で参照して説明を省略する。
【０１３５】
本発明は、図８（ａ）に示すように、光ファイバＦの斜め端面８ｃを光路変換手段として用いる構成であってもよい。すなわち、光路変換手段としての上述のミラー８などを用いない構成であっても、斜め端面８ｃによって入射光Ｌの光路を変換して、受光素子７へと入射させる構成であってもよい。
【０１３６】
また、受光素子７の配置を、図８（ａ）に示すように、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となるように配置するので、反射光Ｒを光ファイバＦへの戻り光とさせない。このため、例えば、上述のように光ファイバＦに斜め端面８ｃを設ける一方、受光素子７の受光面７ａを光ファイバＦの軸と垂直になるように配置してもよい。そうすれば、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となる。
【０１３７】
また、受光素子７上の図示しない電極１０およびＡｕワイヤ１１についても、上述の実施の形態と同様に、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とからなる平面と接触しない位置に配置されているので、反射戻り光量における電極１０上のＡｕワイヤ１１の影響を低減できる。
【０１３８】
本発明は、図８（ｂ）に示すように、受光素子７を斜めに傾斜させることによって、光路変換手段としての受光素子８ｄを実現する構成であってもよい。すなわち、この構成によって、受光素子７の配置を、受光素子７による反射光Ｒが入射光Ｌと異なる方向となるように配置すれば、反射光Ｒを光ファイバＦへの戻り光とさせない。
【０１３９】
また、受光素子７上の図示しない電極１０およびＡｕワイヤ１１についても、上述の実施の形態と同様に、入射光Ｌの入射光軸と反射光Ｒの反射光軸とからなる平面と接触しない位置に配置されているので、反射戻り光量における電極１０上のＡｕワイヤ１１の影響を低減できる。
【０１４０】
以上のように、光路変換手段としてプリズムやミラーなどを光ファイバＦと受光素子７との間に挿入する構成ではなく、光ファイバＦの斜め端面や、受光素子７の斜め配置によって光路変換手段を実現したとしても、受光素子７の電極１０の配置を好ましいものとすれば、発光素子の発振劣化やＳ／Ｎの悪化を防止できる光受信モジュールを得ることができる。
【０１４１】
本発明のさらに他の実施の形態について図９に基づいて説明すると以下の通りである。
【０１４２】
なお、以下においては、上述の実施の形態と同じ働きをする部材については、同じ符号で参照して説明を省略する。
【０１４３】
これまでに記載した実施の形態においては、光路変換手段により変換された入射光の入射光軸と、入射光が受光素子から反射する反射光軸とを含む平面と接触しない位置に、受光素子７の電極１０を配置する構成について説明したが、例えば入射光Ｌが受光面７ａ以外の領域にも多く入射する構成の場合には、図９に示すように、受光素子７上に電極１０ａを受光面７ａから離して配置して、そもそも入射光Ｌが電極１０に入射しない構成としてもよい。すなわち、電極１０ａを、入射光による照射領域外に配置する構成であってもよい。この構成でも上述と同様の効果を得ることができる。
【０１４４】
例えば、コア径が１ｍｍと大きいプラスチックの光ファイバＦから出射した入射光Ｌを直径0．4ｍｍの受光素子７の受光面７ａに集光する場合、入射光７は完全には受光面７ａに集光できず、一部の入射光Ｌは受光面７ａの周辺に到達する場合もある。したがって、図９に示すように、電極１０ａを受光面７ａから離して、入射光Ｌの照射領域外に配置すれば、反射光Ｒを低減することができる。
【０１４５】
なお、一般に、受光素子において電極は受光面に近傍した配置としているが、上述のように電極１０ａを受光面７ａから離した場合においては、受光面７ａと電極１０ａとの間の容量及びインダクタンスが増加して、高速伝送が制限されることもある。
【０１４６】
逆に広すぎる帯域を狭くする場合には、必要とする伝送速度に応じて受光面１０ａと電極１０ａとの間を離したり、あるいは受光面７ａを大きくしたりする等の対応をすることにより同様の効果を得ることができる。
【０１４７】
なお、上述の実施の形態においては、双方向通信リンクに用いられる、光の送信および受信を行う光通信モジュールについて説明したが、本発明は受信素子を有する受信モジュールのみを備える片方向伝送の光通信モジュールであってもよい。
【０１４８】
この構成の光通信モジュールは、上述のように光ファイバＦへの戻り光を生じさせないので、ノイズを生じさせない。
【０１４９】
ここで、発光素子として半導体レーザを用いて光通信モジュールへ光信号を伝送した場合に、伝送先の受信モジュールにおいて反射戻り光が生じて、その光が送信元の半導体レーザまで戻ると、半導体レーザの発振に対して影響を及ぼし、発振劣化をまねく虞れがある。このため、高速伝送を行うことができなくなる。
【０１５０】
一方、本発明の構成によれば、受信モジュールが反射戻り光を生じさせないので、受信モジュールへの安定した情報の伝送を行うことができ、高速伝送を安定して行うことができる。
【０１５１】
また、本発明に係る光通信システムは、光ファイバを介して、本発明に係る上述のいずれかの光通信モジュールへ光信号を伝送する光通信システムであるので、光通信モジュールの受光素子による反射戻り光を抑制して、ノイズが抑制された情報の伝送を行う光通信システムを実現できる。
【０１５２】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても、本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５３】
上述の具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、本発明はそのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲に示した範囲で種々の変更が可能であり、変更した形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１５４】
【発明の効果】
本発明に係る光通信モジュールは、以上のように、電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置されており、上記プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されている構成である。
【０１５５】
それゆえ、入射光または反射光のうちの支配的な光線を、電極または例えばその上に伸びるボンディングワイヤに入射させず、反射戻り光を抑制できるという効果を奏する。
【０１５６】
また、入射光または反射光の一部を、電極またはその上に伸びるボンディングワイヤによって反射する場合であっても、この反射光を光ファイバと離れる方向に進行させて、反射戻り光を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明に係る光通信モジュールの一実施形態の一部を示す概略の平面図であり、（ｂ）は（ａ）とは出射された光の状態が異なる場合の平面図である。
【図２】 上記光通信モジュールを含む光通信システムの一実施形態を示す概略の断面図である。
【図３】 （ａ）は上記光通信モジュールの受信モジュールの概略の断面図であり、（ｂ）は上記受信モジュールを上方からみた概略の断面図である。
【図４】 上記光通信モジュールの変形例を示す概略の断面図である。
【図５】 上記光通信モジュールの他の変形例を示す概略の断面図である。
【図６】 図３に示す光通信モジュールにおいて反射戻り光を測定する構成を示す概略の平面図である。
【図７】 図６の構成における反射戻り光の測定結果を示すグラフである。
【図８】 (ａ）は本発明に係る光通信モジュールの他の実施形態を示す概略の断面図であり、（ｂ）は本発明に係る光通信モジュールのさらに他の実施形態を示す概略の断面図である。
【図９】 本発明に係る光通信モジュールのさらに他の実施形態を示す概略の平面図である。
【図１０】 従来の光通信モジュールを備えた光通信システムの構成を示す概略の断面図である。
【図１１】 （ａ）は上記光通信モジュールの概略の断面図であり、（ｂ）は上記光通信モジュールを上方からみた断面図である。
【図１２】 図１１（ｂ）に示す線Ａ−Ａによる上記光通信モジュールの一部を示す断面図である。
【符号の説明】
１、２ 光通信モジュール
７ 受光素子
８、８ａ ミラー（光路変換手段）
８ｂ プリズム（光路変換手段）
８ｃ 斜め端面（光路変換手段）
８ｄ 受光素子（光路変換手段）
８ｒ 反射面
９ プリアンプ（他の素子）
１０、１０ａ 電極
１１ Ａｕワイヤ（ボンディングワイヤ）
Ｆ 光ファイバ
Ｌ、Ｌ１、Ｌ２ 入射光
Ｒ 反射光
Ｓ 光通信システム
Claims (6)
- マルチモード光ファイバを介して伝送されて入射する入射光を光路変換手段によって、受光素子の表面に設けられた受光面に対して斜めに入射させ、上記受光素子が受光して得た電気信号を、上記受光素子の表面に設けられた電極からボンディングワイヤを介して、上記電気信号を増幅するプリアンプへと出力する光通信モジュールにおいて、
上記電極は、上記受光素子に入射する上記入射光の入射光軸と上記入射光に対する反射光の反射光軸とを含む平面に垂直な方向に沿って上記受光面に隣接して配置されており、
上記プリアンプは、上記平面に垂直な方向に沿って上記受光素子に隣接して配置されていることを特徴とする光通信モジュール。 - 上記電極は、上記入射光による照射領域外に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
- 上記光路変換手段は、上記マルチモード光ファイバの端面を斜めに形成した斜め端面を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光通信モジュール。
- 上記光路変換手段は、反射面を有するミラーを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
- 上記光路変換手段は、プリズムを含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光通信モジュールへ、上記マルチモード光ファイバを介して光信号を伝送する光通信システム。
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