JP3978078B2 - 光送受信装置 - 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、部品、組立て治具の共用化を図れ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】
光通信の端末に設けられる２つの光モジュール２０の間を光ファイバ１２で連結し、長距離間で、大きなデータ量の信号を高速に授受するに際し、光モジュール２０の構成は図３のようになっている。この例では、各光モジュール２０は、発光素子であるレーザダイオード１１から発した第１の波長（一方からはλ＝１３１０ｎｍ、他方からはλ＝１５５０ｎｍ）の光を光ファイバ１２に入射するとともに、光ファイバ１２から射出される他の波長（一方からはλ＝１５５０ｎｍ、他方からはλ＝１３１０ｎｍ）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光フィルタ２４を備えている。
【０００４】
この光送受信装置によれば、レーザダイオード１１の発光素子１５から放射された第１の波長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、光フィルタ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から射出された第２の波長λ２の光は、第２のコリメーションレンズ２２で平行光とされ、光フィルタ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には、３つのコリメーションレンズと、多層膜を積層して構成される光フィルタとが用いられており、部品点数が多い。また、それぞれの部品は、授受光する光の波長に専用のものとなっており、それぞれの配置位置を変えなければならず、部品の種類が多くなってしまう。このため、組立て調整に手間がかかり、さらにコストが嵩むこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、光学素子の点数をなるべく少なくできるとともに、第１及び第２の光モジュールで、多くの共通部品を使用することができ、製造コストを低減でき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。本発明に係る光送受信装置は、第１の光モジュールと第２の光モジュールとを光ファイバで接続し、両モジュール間で信号の送受信を行う光送受信装置であって、第１の光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発する第１の発光素子と、光ファイバからの光であって前記第１の波長とは異なる波長の第２の波長（λ２）の光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を前記第１の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の波長の光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの第２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出する第１の回析格子とを備え、第２の光モジュールは、第２の波長の光を発する第２の発光素子と、光ファイバからの第１の波長の光を受ける第２の受光素子と、前記第２の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第１の波長の光を導く光学部材と、前記第２の波長の光の直進光を光ファイバ側に射出し光ファイバからの第１の波長の光の回析光を前記第２の受光素子側に射出する第２の回析格子とを備え、前記第１の回折格子のピッチをＰ１として形成し、前記第２の回折格子のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で形成し、前記第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長の光の回折角と、前記第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長の光の回折角を等しくした。
【０００９】
前記発明によれば、コリメータレンズの数を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る光送受信装置は、各モジュールに備えた光学部材は、各発光素子からの光を回折格子を経て光ファイバの端面に集光し、光ファイバからの光を回折格子を経て各受光素子に集光する凸レンズから構成される。
【００１１】
前記光学部材が凸レンズから構成される光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子からの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素子に集光できる。
【００１２】
さらに、本発明に係る光送受信装置は、回折格子は前記光学部材の一方の面に一体的に形成されているものとしたものである。
【００１３】
前記回折格子を光学部材の一方の面に一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置調整を行うことがなくなる。
【００１４】
【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及び図２は本発明に係る光送受信装置の実施の形態に係る各光モジュール３０，６０を示すものである。
【００１５】
本例に係る光送受信装置を構成する光モジュール３０，６０は、図１に示した第１の光モジュール３０と、図２に示した第２の光モジュール６０とをシングルモードの光ファイバ１２で結合したものである。
【００１６】
第１の光モジュール３０は、図１に示すように、シングルモードで使用される光ファイバ１２に光学的に接続される光学素子４０と、送受信素子５０とから構成されている。
【００１７】
送受信素子５０は、基板５１上に第１の波長（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）のレーザ光を発する発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）５２と、第２の波長（この例では、λ２＝１５５０ｎｍ）の光を効率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）５３とを間隔ｄを開けて配置し、光学素子４０との光軸距離Ｄをおいて配置されている。なお、図１において符号５４は射出光及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示している。
【００１８】
光学素子４０は基板４３の光ファイバ１２側に凸に形成された非球面の凸レンズ面４１を備えている。また、この光学素子４０は、基板４３の送受信素子側側面に前記レーザダイオード５２からの第１の波長（この例では、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（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォトダイオード５３に入射する格子面４２とを備えている。
【００１９】
この格子面４２は格子のピッチｐ１を、
▲１▼ １３１０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透過させる
▲２▼ １５５０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透過させる
という条件で選択され、例えばｐ１＝２０μｍに選択される。
これにより前記の条件が満たされる
また、凸レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、またその形状を選択することができる。
【００２０】
第２の光モジュールは、図２に示すように、シングルモードで使用され、第１の光モジュール３０と接続される光ファイバ１２に光学的に接続される光学素子７０と、送受信素子８０とから構成されている。
【００２１】
送受信素子８０は、基板８１上に第１の波長（この例では、λ＝１５５０ｎｍ）のレーザ光を発する発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）８２と、第２の波長（この例では、λ２＝１３１０ｎｍ）の光を効率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）８３とを間隔ｄ（図２：第１の光モジュールと同一寸法）を開けて配置し、光学素子７０との光軸距離Ｄ（図２：第１の光モジュールと同一寸法）をおいて配置されている。なお、図２において符号８４は射出光及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示している。
【００２２】
光学素子７０は光ファイバ１２側に凸に形成された非球面の凸レンズ面８１を備えている。また、この光学素子７０は、基板７３の送受信素子側側面に前記レーザダイオード８２からの第１の波長（この例では、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（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォトダイオード８３に入射する格子面４２とを備えている。
【００２３】
この格子面４２は格子のピッチｐ２を、
▲１▼ １５５０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透過させる
▲２▼ １３１０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透過させる
という条件で選択され、例えばｐ２＝ｐ１（１３１０／１５５０）≒１７μｍに選択される。
【００２４】
このように選択することにより、また、凸レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、またその形状を選択することができる。また、第１の光モジュールと同一寸法で作成することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
【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。
【００２７】
本発明によれば、コリメータレンズの数を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能となる。
【００２８】
また、光学部材が凸レンズから構成される光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子からの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素子に集光できる。
【００２９】
さらに、回折格子を光学部材の一方の面に一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置調整を行うことがなくなる
【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一方側の光モジュールの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光送受信装置の他方側の光モジュールの構成を示す図である。
【図３】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 光モジュール
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 光フィルタ
３０ 光モジュール
４０ 光学素子
４１ 凸レンズ面
４２ 格子面
４３ 基板
５０ 送受信素子
５１ 基板
５２ レーザダイオード
５３ フォトダイオード
５４ フィルタ
６０ 光モジュール
７０ 光学素子
７３ 基板
８０ 送受信素子
８１ 凸レンズ面
８１ 基板
８２ 前記レーザダイオード
８３ フォトダイオード
８４ フィルタ
【発明の属する技術分野】
本発明は光送受信装置に係り、部品、組立て治具の共用化を図れ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】
光通信の端末に設けられる２つの光モジュール２０の間を光ファイバ１２で連結し、長距離間で、大きなデータ量の信号を高速に授受するに際し、光モジュール２０の構成は図３のようになっている。この例では、各光モジュール２０は、発光素子であるレーザダイオード１１から発した第１の波長（一方からはλ＝１３１０ｎｍ、他方からはλ＝１５５０ｎｍ）の光を光ファイバ１２に入射するとともに、光ファイバ１２から射出される他の波長（一方からはλ＝１５５０ｎｍ、他方からはλ＝１３１０ｎｍ）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光フィルタ２４を備えている。
【０００４】
この光送受信装置によれば、レーザダイオード１１の発光素子１５から放射された第１の波長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、光フィルタ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から射出された第２の波長λ２の光は、第２のコリメーションレンズ２２で平行光とされ、光フィルタ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には、３つのコリメーションレンズと、多層膜を積層して構成される光フィルタとが用いられており、部品点数が多い。また、それぞれの部品は、授受光する光の波長に専用のものとなっており、それぞれの配置位置を変えなければならず、部品の種類が多くなってしまう。このため、組立て調整に手間がかかり、さらにコストが嵩むこととなる。
【０００７】
そこで、本発明は、光学素子の点数をなるべく少なくできるとともに、第１及び第２の光モジュールで、多くの共通部品を使用することができ、製造コストを低減でき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。本発明に係る光送受信装置は、第１の光モジュールと第２の光モジュールとを光ファイバで接続し、両モジュール間で信号の送受信を行う光送受信装置であって、第１の光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発する第１の発光素子と、光ファイバからの光であって前記第１の波長とは異なる波長の第２の波長（λ２）の光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を前記第１の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の波長の光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの第２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出する第１の回析格子とを備え、第２の光モジュールは、第２の波長の光を発する第２の発光素子と、光ファイバからの第１の波長の光を受ける第２の受光素子と、前記第２の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第１の波長の光を導く光学部材と、前記第２の波長の光の直進光を光ファイバ側に射出し光ファイバからの第１の波長の光の回析光を前記第２の受光素子側に射出する第２の回析格子とを備え、前記第１の回折格子のピッチをＰ１として形成し、前記第２の回折格子のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で形成し、前記第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長の光の回折角と、前記第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長の光の回折角を等しくした。
【０００９】
前記発明によれば、コリメータレンズの数を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能となる。
【００１０】
また、本発明に係る光送受信装置は、各モジュールに備えた光学部材は、各発光素子からの光を回折格子を経て光ファイバの端面に集光し、光ファイバからの光を回折格子を経て各受光素子に集光する凸レンズから構成される。
【００１１】
前記光学部材が凸レンズから構成される光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子からの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素子に集光できる。
【００１２】
さらに、本発明に係る光送受信装置は、回折格子は前記光学部材の一方の面に一体的に形成されているものとしたものである。
【００１３】
前記回折格子を光学部材の一方の面に一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置調整を行うことがなくなる。
【００１４】
【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及び図２は本発明に係る光送受信装置の実施の形態に係る各光モジュール３０，６０を示すものである。
【００１５】
本例に係る光送受信装置を構成する光モジュール３０，６０は、図１に示した第１の光モジュール３０と、図２に示した第２の光モジュール６０とをシングルモードの光ファイバ１２で結合したものである。
【００１６】
第１の光モジュール３０は、図１に示すように、シングルモードで使用される光ファイバ１２に光学的に接続される光学素子４０と、送受信素子５０とから構成されている。
【００１７】
送受信素子５０は、基板５１上に第１の波長（この例では、λ＝１３１０ｎｍ）のレーザ光を発する発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）５２と、第２の波長（この例では、λ２＝１５５０ｎｍ）の光を効率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）５３とを間隔ｄを開けて配置し、光学素子４０との光軸距離Ｄをおいて配置されている。なお、図１において符号５４は射出光及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示している。
【００１８】
光学素子４０は基板４３の光ファイバ１２側に凸に形成された非球面の凸レンズ面４１を備えている。また、この光学素子４０は、基板４３の送受信素子側側面に前記レーザダイオード５２からの第１の波長（この例では、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（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォトダイオード５３に入射する格子面４２とを備えている。
【００１９】
この格子面４２は格子のピッチｐ１を、
▲１▼ １３１０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透過させる
▲２▼ １５５０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透過させる
という条件で選択され、例えばｐ１＝２０μｍに選択される。
これにより前記の条件が満たされる
また、凸レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、またその形状を選択することができる。
【００２０】
第２の光モジュールは、図２に示すように、シングルモードで使用され、第１の光モジュール３０と接続される光ファイバ１２に光学的に接続される光学素子７０と、送受信素子８０とから構成されている。
【００２１】
送受信素子８０は、基板８１上に第１の波長（この例では、λ＝１５５０ｎｍ）のレーザ光を発する発光素子であるレーザダイオード（ＬＤ）８２と、第２の波長（この例では、λ２＝１３１０ｎｍ）の光を効率よく受けるフォトダイオード（ＰＤ）８３とを間隔ｄ（図２：第１の光モジュールと同一寸法）を開けて配置し、光学素子７０との光軸距離Ｄ（図２：第１の光モジュールと同一寸法）をおいて配置されている。なお、図２において符号８４は射出光及び入射光のうち必要以外の光を遮断するフィルタを示している。
【００２２】
光学素子７０は光ファイバ１２側に凸に形成された非球面の凸レンズ面８１を備えている。また、この光学素子７０は、基板７３の送受信素子側側面に前記レーザダイオード８２からの第１の波長（この例では、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（同、λ＝１５５０ｎｍ）の光を受光素子であるフォトダイオード８３に入射する格子面４２とを備えている。
【００２３】
この格子面４２は格子のピッチｐ２を、
▲１▼ １５５０ｎｍの光を０次透過光として高い効率で透過させる
▲２▼ １３１０ｎｍの光を１次回折光として高い効率で透過させる
という条件で選択され、例えばｐ２＝ｐ１（１３１０／１５５０）≒１７μｍに選択される。
【００２４】
このように選択することにより、また、凸レンズ面及び格子面は必要に応じてその特性を選択し、またその形状を選択することができる。また、第１の光モジュールと同一寸法で作成することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
【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。
【００２７】
本発明によれば、コリメータレンズの数を減少でき、且つ第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長（λ２）の光の回折角と、第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長（λ１）の光の回折角を等しくすることができるので、第１及び第２のモジュールを構成する筐体や他の部材を両モジュールで共通に使用することができ、また、組立て調整に便用する治具を共通にすることが可能となる。
【００２８】
また、光学部材が凸レンズから構成される光送受信装置によれば、最小数の光学素子で発光素子からの光を光ファイバに、また光ファイバからの光を受光素子に集光できる。
【００２９】
さらに、回折格子を光学部材の一方の面に一体的に形成した本発明にあっては、光学部材と回折格子とを型成形で一回の加工で成形できるので加工の手間が少なくなる他、光学部材と回折格子との組立てが必要なくなり、組立ての手間が省かれると共に、両部材間の位置調整を行うことがなくなる
【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一方側の光モジュールの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る光送受信装置の他方側の光モジュールの構成を示す図である。
【図３】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 光モジュール
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 光フィルタ
３０ 光モジュール
４０ 光学素子
４１ 凸レンズ面
４２ 格子面
４３ 基板
５０ 送受信素子
５１ 基板
５２ レーザダイオード
５３ フォトダイオード
５４ フィルタ
６０ 光モジュール
７０ 光学素子
７３ 基板
８０ 送受信素子
８１ 凸レンズ面
８１ 基板
８２ 前記レーザダイオード
８３ フォトダイオード
８４ フィルタ
Claims (3)
- 第１の光モジュールと第２の光モジュールとを光ファイバで接続し、両モジュール間で信号の送受信を行う光送受信装置であって、
第１の光モジュールは、第１の波長（λ１）の光を発する第１の発光素子と、光ファイバからの光であって前記第１の波長とは異なる波長の第２の波長（λ２）の光を受ける第１の受光素子と、前記第１の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第２の波長の光を前記第１の受光素子に集光する光学部材と、前記第１の波長の光の直進光を光フアイバ側に射出し光ファイバからの第２の波長の回折光を前記第１の受光素子側に射出する第１の回析格子とを備え、
第２の光モジュールは、第２の波長の光を発する第２の発光素子と、光ファイバからの第ｌの波長の光を受ける第２の受光素子と、前記第２の波長の光を光ファイバに集光すると共に前記第１の波長の光を導く光学部材と、前記第２の波長の光の直進光を光ファイバ側に射出し光ファイバからの第１の波長の光の回析光を前記第２の受光素子側に射出する第２の回析格子とを備え、
前記第１の回折格子のピッチをＰ１として形成し、前記第２の回折格子のピッチＰ２をＰ１×（λ１／λ２）で形成し、前記第１の光モジュールに配置された第１の回折格子による第２の波長の光の回折角と、前記第２の光モジュールに配置された第２の回折格子による第１の波長の光の回折角を等しくしたことを特徴とする光送受信装置。 - 各モジュールに備えた光学部材は、
各発光素子からの光を回折格子を経て光ファイバの端面に集光し、
光ファイバからの光を回折格子を経て各受光素子に集光する凸レンズからなる請求項１に記載の光送受信装置。 - 回折格子は前記光学部材の一方の面に一体的に形成されている請求項１又は２に記載の光送受信装置。
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