JP3910103B2 - Optical transceiver - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光送受信装置に係り、特に小型で安価に製造することができる光送受信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来光送受信装置として図4に示すものがある。この光送受信装置20は、発光素子であるレーザダイオード11から発した、波長λ1(例えばλ1=1310nm)の光を光ファイバ12に入射するとともに、光ファイバ12から射出される波長λ2(例えばλ2=1550nm)の光を受光素子であるフォトダイオード13で受光するものである。
【0003】
また、この光送受信装置20は、レーザダイオード11に近接して設けられた第1のコリメーションレンズ21、光ファイバ12に近接して設けられた第2のコリメーションレンズ22、及びフォトダイオード13に近接して設けられた第3のコリメーションレンズ23を備え、第1及び第2コリメーションレンズ21,22の間に光軸に対して45度傾斜して配置されたダイクロイックミラーとして作用する多層膜フィルタ24を備えている。
【0004】
この光送受信装置20によれば、レーザダイオード11の発光素子15から放射された波長λ1の光は、第1のコリメーションレンズ21で平行光にされ、多層膜フィルタ24を透過して第2のコリメーションレンズ22で集光されて光ファイバ12に入射する。
【0005】
また、光ファイバ12から射出された波長λ2の光は、第2のコリメーションレンズ22で平行光にされ、多層膜フィルタ24で反射され、第3のコリメーションレンズ23で集光され、フォトダイオード13の受光素子14に入射する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述した従来の光送受信装置は、3つのコリメーションレンズ21,22,23と、多層膜フィルタ24とが用いられており、部品点数が多い。このため部品コストが嵩み、装置が大きくなるという問題がある。さらに、各部材の位置調整に手間がかかるという問題がある。
【0007】
そこで、本発明は、サイズが小さく部品点数が少なく低コストである光送受信装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記課題を解決するため光送受信装置を以下のように構成した。本発明は、第1の波長の光を発する発光素子と、第2の波長の光を受ける受光素子とを備え、光ファイバに前記発光素子からの光を入射し、前記光ファイバからの光を前記受光素子に入射する光回路素子とを備えてなる光送受信装置であって、前記光回路素子は第1及び第2の光学素子からなり、前記第1の光学素子は、光学材料で形成された基体に、発光素子からの発散光を平行光とする第1のレンズ面と、前記第2の光学素子を経た光ファイバからの光を前記受光素子に集光させる第2のレンズ面とを備え、前記第2の光学素子は、光学材料で形成された基体に、前記第1のレンズ面からの光を光ファイバに集光させる第3のレンズ面と、前記第1のレンズ面からの0次透過光を前記光ファイバに射出すると共に、光ファイバからの光の1次回折光を所定の方向に発する回折格子面とを備え、発光素子からの光を前記第1の光学素子と、第2の光学素子により光ファイバに入射すると共に、光ファイバからの光を前記第2の光学素子の回折格子面で回折して前記第1の光学素子に向け発し、この回折光を受光素子に入射する光学受信装置である。
【0009】
本発明によれば、第1の光学素子にあっては、光学材料で形成された基体には第1及び第2のレンズ面が形成され、発光素子からの発散光は第1のレンズ面で平行光とされ、また、第2のレンズ面で第1の光学素子を経た光ファイバからの光は受光素子に集光される。このため、コリメータレンズを別部材として光送受信装置に設ける必要がなくなり、装置サイズの減少と部品点数の削減と組み立て時の位置調整など手順の簡素化ができ、装置製造のコスト削減を図れる。
【0010】
また、本発明に係る光送受信装置は、第1の光学素子には、1次回折光を第2のレンズ面に向け反射する反射面を備えることができる。
【0011】
前記本発明によれば、光ファイバからの送信光の1次回折光は第1の光学素子の反射面で第2のレンズ面に向け反射されるので、発光素子の配置位置と、受光素子の配置位置とを離れたものとでき、光送受信装置の設計の自由度を高いものとできる。
【0012】
さらに、本発明に係る光送受信装置では、前記第2の光学素子の回折格子面は、前記光ファイバに対向して設けることができる。
【0013】
前記本発明によれば、光ファイバからの光は良好な効率で1次回折光が第2の光学素子に入射する。
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図1は本発明に係る光送受信装置30の実施の形態を示すものである。
【0014】
この例は発光素子であるレーザダイオード11の発光素子15からの第1の波長(例えばλ=1310nm)の光を光ファイバ12に入射するとともに、光ファイバ12から射出された第2の波長(例えばλ=1550nm)の光を受光素子であるフォトダイオード13の受光素子14に入射する。
【0015】
本例では、光送受信装置30は前記レーザダイオード11と光ファイバ12との間に第1の光学素子40及び第2の光学素子50を備えて構成される。
【0016】
本例では、第1の光学素子40は、光学合成樹脂、光学ガラス等の光学材料を一体に型形成して形成されている。そして、第1の光学素子40は、図2に示すように、基体41に前記光ファイバ12の光軸Oに対して垂直に配置された入射面44と、前記光軸Oと同軸に配置され、発光素子11からの発散光を平行光とする第1のレンズ面42が形成されている。
【0017】
この第1の光学素子40には、前記第2の光学素子50を経た光ファイバ12からの光を前記フォトダイオード13に集光させる第2のレンズ面43と、上記第2の光学素子50からの1次回折光を第2のレンズ面43に向け全反射する反射面45とを備えている。
【0018】
また、前記第2の光学素子50は、図3に示すように、光学材料である光学合成樹脂あるい光学ガラスでで形成されており、基体51のレーザダイオード11に対向する面に、レーザダイオード11で発生され、前記第1のレンズ面42を経た光を光ファイバ12に集光させる正レンズである第3のレンズ面52を備えている。
【0019】
さらに、第2の光学素子50の、光ファイバ12と対向する面には、前記第1のレンズ面42からの光を0次透過光として前記光ファイバ12に射出すると共に、光ファイバ12からの光の1次回折光を所定の方向に発する回折格子面53を備えている。この回折格子53の格子のピッチ、形状は設計事項として適宜選択することができる。
【0020】
この例によれば、発光素子11からの光は前記第1の光学素子40と、第2の光学素子50により光ファイバ12に入射される共に、光ファイバ12からの光は、第2の光学素子50の回折格子面53で回折され、その第1次回折光が第1の光学素子に向けられている。
【0021】
本例によれば、コリメータレンズを別部材として光送受信装置に設ける必要がなくなり、装置サイズの減少と部品点数の削減と組み立てに際して位置調整などの手順の簡素化ができ、装置製造のコスト削減を図れる。
【0022】
本例において、回折格子面33は、所定の波長λ1=1310nmの光のを透過させ、波長λ2=1550nmの光を所定の角度に1次回折させる所謂階段状の回折格子面である。なお、第1の波長と第2の波長とは入れ替えることができる。
【0023】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態例に限定されることはなく、その主旨を逸脱しない範囲において変更することができる。
【0024】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明に係る光送受信装置によれば、以下の優れた効果を奏し得る。
【0025】
本発明によれば、第1の光学素子にあっては、光学材料で形成された基体には第1及び第2のレンズ面が形成され、第1のレンズ面で発光素子からの発散光は平行光とされ、また、第2のレンズ面で第1の光学素子を経た光ファイバからの光は受光素子に集光される。このため、コリメータレンズを別部材として光送受信装置に設ける必要がなくなり、装置サイズの減少と部品点数の削減と組み立て時の位置調整などの手順の簡素化ができ、装置製造のコスト削減を図れる。
【0026】
また、本発明によれば、光ファイバからの送信光の1次回折光は第1の光学素子の反射面で第2のレンズ面に向け反射されるので、発光素子の配置位置と、受光素子の配置位置とを離れたものとでき、光送受信装置の設計の自由度を高いものとできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る光送受信装置の構成を示す図である。
【図2】図1に示した光送受信装置の第1の光学素子を示す図である。
【図3】図1に示した光送受信装置の第2の光学素子を示す拡大図である。
【図4】従来の光送受信装置を示す図である。
【符号の説明】
11 レーザダイオード
12 光ファイバ
13 フォトダイオード
14 受光素子
15 発光素子
20 光送受信装置
21 コリメーションレンズ
22 コリメーションレンズ
23 コリメーションレンズ
24 多層膜フィルタ
30 光送受信装置
31 基体
32 凸レンズ面
33 回折格子面
34 反射面
36 凸レンズ面
40 光学素子
41 基体
42 レンズ面
43 レンズ面
44 入射面
45 反射面
50 光学素子
51 基体
52 レンズ面
53 回折格子
53 回折格子面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical transmitter / receiver, and more particularly to an optical transmitter / receiver that is small and can be manufactured at low cost.
[0002]
[Prior art]
A conventional optical transceiver is shown in FIG. The optical transmitter /
[0003]
The optical transmitter /
[0004]
According to the optical transmitter /
[0005]
In addition, the light of wavelength λ2 emitted from the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the conventional optical transceiver described above uses three
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical transmission / reception apparatus that is small in size, has a small number of parts, and is low in cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-described problems, an optical transceiver is configured as follows. The present invention includes a light emitting element that emits light of a first wavelength and a light receiving element that receives light of a second wavelength, and the light from the light emitting element is incident on an optical fiber, and the light from the optical fiber is An optical transmission / reception apparatus comprising an optical circuit element incident on the light receiving element, wherein the optical circuit element includes first and second optical elements, and the first optical element is formed of an optical material. A first lens surface that collimates the divergent light from the light emitting element and a second lens surface that condenses the light from the optical fiber that has passed through the second optical element on the light receiving element. The second optical element includes a third lens surface for condensing light from the first lens surface onto an optical fiber on a base formed of an optical material, and a first lens surface from the first lens surface. First-order diffraction of light from the optical fiber while emitting 0th-order transmitted light to the optical fiber A diffraction grating surface that emits light in a predetermined direction, and the light from the light emitting element is incident on the optical fiber by the first optical element and the second optical element, and the light from the optical fiber is incident on the second optical element. An optical receiver that diffracts on the diffraction grating surface of the optical element, emits the light toward the first optical element, and makes the diffracted light incident on the light receiving element.
[0009]
According to the present invention, in the first optical element, the first and second lens surfaces are formed on the substrate formed of the optical material, and divergent light from the light emitting element is generated on the first lens surface. The light from the optical fiber that has been converted into parallel light and passed through the first optical element on the second lens surface is condensed on the light receiving element. For this reason, it is not necessary to provide a collimator lens as a separate member in the optical transmission / reception apparatus, the procedure can be simplified, such as a reduction in the size of the apparatus, a reduction in the number of parts, and a position adjustment during assembly.
[0010]
In the optical transceiver according to the present invention, the first optical element can be provided with a reflecting surface that reflects the first-order diffracted light toward the second lens surface.
[0011]
According to the present invention, since the first-order diffracted light of the transmission light from the optical fiber is reflected toward the second lens surface by the reflection surface of the first optical element, the arrangement position of the light emitting element and the arrangement of the light receiving element It is possible to increase the degree of freedom in designing the optical transceiver.
[0012]
Furthermore, in the optical transceiver according to the present invention, the diffraction grating surface of the second optical element can be provided to face the optical fiber.
[0013]
According to the present invention, the first-order diffracted light is incident on the second optical element with good efficiency from the optical fiber.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of an
[0014]
In this example, light having a first wavelength (for example, λ = 1310 nm) from the
[0015]
In this example, the
[0016]
In this example, the first
[0017]
The first
[0018]
Further, as shown in FIG. 3, the second
[0019]
Furthermore, the light from the
[0020]
According to this example, the light from the
[0021]
According to this example, it is not necessary to provide a collimator lens as a separate member in the optical transmission / reception apparatus, the apparatus size can be reduced, the number of parts can be reduced, and procedures such as position adjustment during assembly can be simplified, thereby reducing apparatus manufacturing costs. I can plan.
[0022]
In this example, the diffraction grating surface 33 is a so-called step-like diffraction grating surface that transmits light having a predetermined wavelength λ1 = 1310 nm and first-order diffracts light having a wavelength λ2 = 1550 nm at a predetermined angle. Note that the first wavelength and the second wavelength can be interchanged.
[0023]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified without departing from the gist thereof.
[0024]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical transceiver according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0025]
According to the present invention, in the first optical element, the first and second lens surfaces are formed on the substrate formed of the optical material, and divergent light from the light emitting element is generated on the first lens surface. The light from the optical fiber that has been converted into parallel light and passed through the first optical element on the second lens surface is condensed on the light receiving element. For this reason, it is not necessary to provide a collimator lens as a separate member in the optical transmission / reception device, and the procedure for reducing the size of the device, reducing the number of components, and adjusting the position at the time of assembly can be simplified, and the cost of manufacturing the device can be reduced.
[0026]
In addition, according to the present invention, the first-order diffracted light of the transmission light from the optical fiber is reflected toward the second lens surface by the reflection surface of the first optical element. The arrangement position can be separated, and the degree of freedom in designing the optical transmission / reception apparatus can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical transceiver according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating a first optical element of the optical transmission / reception apparatus illustrated in FIG. 1;
3 is an enlarged view showing a second optical element of the optical transmission / reception apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a conventional optical transceiver.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記光回路素子は第1及び第2の光学素子からなり、
前記第1の光学素子は、光学材料で形成された基体に、発光素子からの発散光を平行光とする第1のレンズ面と、前記第2の光学素子を経た光ファイバからの光を前記受光素子に集光させる第2のレンズ面とを備え、
前記第2の光学素子は、光学材料で形成された基体に、前記第1のレンズ面からの光を光ファイバに集光させる第3のレンズ面と、前記第1のレンズ面からの光を0次透過光として光ファイバに射出すると共に、光ファイバからの光の1次回折光を所定の方向に発する回折格子面とを備え、
発光素子からの光を前記第1の光学素子と、第2の光学素子により光ファイバに入射すると共に、光ファイバからの光を前記第2の光学素子の回折格子面で回折して前記第1の光学素子に向け発し、
この回折光を受光素子に入射する光学受信装置。A light-emitting element that emits light of a first wavelength; and a light-receiving element that receives light of a second wavelength. The light from the light-emitting element is incident on an optical fiber, and the light from the optical fiber is incident on the light-receiving element. An optical transmitter / receiver comprising an incident optical circuit element,
The optical circuit element comprises first and second optical elements,
The first optical element has a base formed of an optical material, a first lens surface that makes the divergent light from the light emitting element parallel light, and the light from the optical fiber that has passed through the second optical element. A second lens surface for condensing the light receiving element,
The second optical element has a base formed of an optical material, a third lens surface for condensing light from the first lens surface onto an optical fiber, and light from the first lens surface. A diffraction grating surface that emits the first-order diffracted light of the light from the optical fiber in a predetermined direction as it is emitted to the optical fiber as 0th-order transmitted light,
The light from the light emitting element is incident on the optical fiber by the first optical element and the second optical element, and the light from the optical fiber is diffracted by the diffraction grating surface of the second optical element. To the optical element of
An optical receiver that makes this diffracted light incident on a light receiving element.
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