JP4068835B2 - 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、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ｎ1＝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ｎ2＝１５５０ｎｍの光を受光素子であるフォトダイオード１３に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から放射された波長ｎ1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ｎ2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な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。
【０００９】
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、前記光回路素子は光学材料で形成された基体に、前記発光素子からの発散光を平行光とする第１の凸レンズ面と、前記第１の凸レンズ面からの平行光を受けその０次透過光を光ファイバに射出すると共に前記光ファイバから射出された光の１次回折光を所定の方向に発する回折格子面と、前記回折格子面に対し傾斜して配置され前記回折格子面からの光を前記受光素子に入射させる反射面と、前記反射面からの光を受光素子に集光させる第２の凸レンズ面とを備え、前記発光素子からの光を前記光ファイバに入射するとともに、前記光ファイバから射出された光を前記受光素子に入射するものである。
【００１０】
本発明によれば、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができる。
【００１１】
本発明では、前記反射面は、前記回折格子面の一点を第１焦点とし、受光素子の受光面の一点を第２焦点とした楕円面をなすものとすることができる。
【００１２】
本発明によれば、回折格子面からの回折光は反射面を構成する楕円面の第１焦点から放射されることから、反射面で反射された光は、楕円面の第２焦点位置にある受光素子に集光される。光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される。
【００１３】
【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からの第１の波長の光を光ファイバ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の波長の光を受光素子であるフォトダイオード１３に入射するものである。
【００１５】
本例では、光送受信装置３０は、光学樹脂で形成された基体３１にレーザダイオード１１から射出された光を平行光とする第１凸レンズ面３２、第１凸レンズ面３２からの第１の波長の光の透過光を光ファイバ１２に向け放射すると共に前記光ファイバ１２から射出された第２の波長の光の１次回折光をフォトダイオード１３に向け発生する回折格子面３３を形成している。
【００１６】
本例では、このような基体３１において、前記凸レンズ面３２はその光軸Ｏ１がレーザダイオード１１の発光軸上及び光ファイバ１２の軸上に配置され、また、凸レンズ面３６は光軸Ｏ２がフォトの受光軸上に配置されている。
【００１７】
さらに本例では、この基体３１には反射面３４が形成されており、光ファイバ１２からの光は反射面３４で全反射してフォトダイオード１３に入射する。このとき反射面３４からの光は凸レンズ面３６でフォトダイオード１３の受光素子１４に集光される。なお図中符号３７は回折格子面３３からの透過光を光ファイバ１２に集光するとともに光ファイバ１２からの拡散光を平行光とする外付けのコリメーションレンズを示している。
【００１８】
本例において、回折格子面３３は、所定の波長ｎ1＝１３１０ｎｍの光を透過させ、波長ｎ2＝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。
【００１９】
また、反射面３４は、図１に示すように、回折格子面３３の一点を第１焦点ｆ１とし、フォトダイオード１３の受光素子１４面の一点を第２焦点ｆ２とした楕円面３８の一部をなす。このような楕円面３８では第１焦点ｆ１から放射された光を第２焦点に焦点を結ぶ。そのため、第１焦点ｆ１の近傍に配されている回折格子面３３から発せられた光は、たとえその回折角が波長の変動によって変わったとしても、確実に受光素子１４に入射する。
【００２０】
従って、本実施の形態に係る光送受信装置によれば、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができるほか、光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される
【００２１】
図２に本発明の第２の実施の形態を示す。本例において、光送受信装置４０には、上述した第１の実施の形態と同様に基体４１に第１の凸レンズ面４２、回折格子面４３、反射面４４及び２凸レンズ面４６設けるものとしている。上記の凸レンズ面４２、４６、回折格子面４３，反射面４４及び、コリメーションレンズ４７がなす作用は上述した第１の例と同一であるのでその作用についての説明は省略する。
【００２２】
本例は、反射面４５を設けている点が上記第１の例と異なっている。即ち，本例では、反射面４５を設けることによりフォトダイオード１３をレーザダイオード１１と同じ面に配置することができ、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３とを同一の基板上に配置することができることとなる。このため、レーザダイオード１１及びフォトダイオード１３を同一の基板上に作成することができるという利点がある。
【００２３】
図３に、本発明の第３の実施の形態を示す。本例において、光送受信装置５０は、基体５１に第１の凸レンズ面５２、回折格子面５３、反射面５４，５５および第２の凸レンズ面５６、及びコリメーションレンズ５７が設けられている点は上記第２の実施の形態と同様である。
【００２４】
本例は、基体５１の形状と反射面５４，５５の配置位置を上記第２の例と変更して、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３の配置位置を離している点に特徴がある。反射面５４，５５の位置を離すことにより、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３との間隔を開け、両素子を同一の平面上に配置することができるようにしている点に特徴がある。本例によれば、両素子１１，１３を離間させ、かつ同一面に配置することができるので、両素子を同一の基板上に配置することが一層容易にできる。
【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、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、回折格子面からの回折光は反射面を構成する楕円面の第１焦点から放射されることから、反射面で反射された光は、楕円面の第２焦点位置にある受光素子に集光される。光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される。
【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】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光送受信装置を示す図である。
【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
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 凸レンズ面
３４ 反射面
３６ 凸レンズ
３８ 楕円面
４０ 光送受信装置
４１ 基体
４２ 凸レンズ面
４３ 回折格子面
４４ 反射面
４５ 反射面
４６ 凸レンズ面
５０ 光送受信装置
５１ 基体
５２ 凸レンズ面
５３ 回折格子面
５４，５５ 反射面
５６ 凸レンズ面
【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ｎ1＝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ｎ2＝１５５０ｎｍの光を受光素子であるフォトダイオード１３に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から放射された波長ｎ1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ｎ2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な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。
【０００９】
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、前記光回路素子は光学材料で形成された基体に、前記発光素子からの発散光を平行光とする第１の凸レンズ面と、前記第１の凸レンズ面からの平行光を受けその０次透過光を光ファイバに射出すると共に前記光ファイバから射出された光の１次回折光を所定の方向に発する回折格子面と、前記回折格子面に対し傾斜して配置され前記回折格子面からの光を前記受光素子に入射させる反射面と、前記反射面からの光を受光素子に集光させる第２の凸レンズ面とを備え、前記発光素子からの光を前記光ファイバに入射するとともに、前記光ファイバから射出された光を前記受光素子に入射するものである。
【００１０】
本発明によれば、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができる。
【００１１】
本発明では、前記反射面は、前記回折格子面の一点を第１焦点とし、受光素子の受光面の一点を第２焦点とした楕円面をなすものとすることができる。
【００１２】
本発明によれば、回折格子面からの回折光は反射面を構成する楕円面の第１焦点から放射されることから、反射面で反射された光は、楕円面の第２焦点位置にある受光素子に集光される。光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される。
【００１３】
【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からの第１の波長の光を光ファイバ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の波長の光を受光素子であるフォトダイオード１３に入射するものである。
【００１５】
本例では、光送受信装置３０は、光学樹脂で形成された基体３１にレーザダイオード１１から射出された光を平行光とする第１凸レンズ面３２、第１凸レンズ面３２からの第１の波長の光の透過光を光ファイバ１２に向け放射すると共に前記光ファイバ１２から射出された第２の波長の光の１次回折光をフォトダイオード１３に向け発生する回折格子面３３を形成している。
【００１６】
本例では、このような基体３１において、前記凸レンズ面３２はその光軸Ｏ１がレーザダイオード１１の発光軸上及び光ファイバ１２の軸上に配置され、また、凸レンズ面３６は光軸Ｏ２がフォトの受光軸上に配置されている。
【００１７】
さらに本例では、この基体３１には反射面３４が形成されており、光ファイバ１２からの光は反射面３４で全反射してフォトダイオード１３に入射する。このとき反射面３４からの光は凸レンズ面３６でフォトダイオード１３の受光素子１４に集光される。なお図中符号３７は回折格子面３３からの透過光を光ファイバ１２に集光するとともに光ファイバ１２からの拡散光を平行光とする外付けのコリメーションレンズを示している。
【００１８】
本例において、回折格子面３３は、所定の波長ｎ1＝１３１０ｎｍの光を透過させ、波長ｎ2＝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。
【００１９】
また、反射面３４は、図１に示すように、回折格子面３３の一点を第１焦点ｆ１とし、フォトダイオード１３の受光素子１４面の一点を第２焦点ｆ２とした楕円面３８の一部をなす。このような楕円面３８では第１焦点ｆ１から放射された光を第２焦点に焦点を結ぶ。そのため、第１焦点ｆ１の近傍に配されている回折格子面３３から発せられた光は、たとえその回折角が波長の変動によって変わったとしても、確実に受光素子１４に入射する。
【００２０】
従って、本実施の形態に係る光送受信装置によれば、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができるほか、光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される
【００２１】
図２に本発明の第２の実施の形態を示す。本例において、光送受信装置４０には、上述した第１の実施の形態と同様に基体４１に第１の凸レンズ面４２、回折格子面４３、反射面４４及び２凸レンズ面４６設けるものとしている。上記の凸レンズ面４２、４６、回折格子面４３，反射面４４及び、コリメーションレンズ４７がなす作用は上述した第１の例と同一であるのでその作用についての説明は省略する。
【００２２】
本例は、反射面４５を設けている点が上記第１の例と異なっている。即ち，本例では、反射面４５を設けることによりフォトダイオード１３をレーザダイオード１１と同じ面に配置することができ、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３とを同一の基板上に配置することができることとなる。このため、レーザダイオード１１及びフォトダイオード１３を同一の基板上に作成することができるという利点がある。
【００２３】
図３に、本発明の第３の実施の形態を示す。本例において、光送受信装置５０は、基体５１に第１の凸レンズ面５２、回折格子面５３、反射面５４，５５および第２の凸レンズ面５６、及びコリメーションレンズ５７が設けられている点は上記第２の実施の形態と同様である。
【００２４】
本例は、基体５１の形状と反射面５４，５５の配置位置を上記第２の例と変更して、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３の配置位置を離している点に特徴がある。反射面５４，５５の位置を離すことにより、レーザダイオード１１とフォトダイオード１３との間隔を開け、両素子を同一の平面上に配置することができるようにしている点に特徴がある。本例によれば、両素子１１，１３を離間させ、かつ同一面に配置することができるので、両素子を同一の基板上に配置することが一層容易にできる。
【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、発光素子、光ファイバ、及び受光素子の間に配置される光回路を一体に形成された安価で光学的精度の高いものとすることができ、これらに整形できる光学機能面を必要に応じた性能とすることができる。
【００２８】
また、本発明によれば、回折格子面からの回折光は反射面を構成する楕円面の第１焦点から放射されることから、反射面で反射された光は、楕円面の第２焦点位置にある受光素子に集光される。光ファイバからの光の波長が予め定めた値から変動し、回折格子面の１次回折光の回折方向がずれたとしても、反射面で反射された光は確実に受光素子に集光される。
【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】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る光送受信装置を示す図である。
【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
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 凸レンズ面
３４ 反射面
３６ 凸レンズ
３８ 楕円面
４０ 光送受信装置
４１ 基体
４２ 凸レンズ面
４３ 回折格子面
４４ 反射面
４５ 反射面
４６ 凸レンズ面
５０ 光送受信装置
５１ 基体
５２ 凸レンズ面
５３ 回折格子面
５４，５５ 反射面
５６ 凸レンズ面
Claims (2)
- 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、
前記光回路素子は光学材料で形成された基体に、前記発光素子からの発散光を平行光とする第１の凸レンズ面と、前記第１の凸レンズ面からの平行光を受けその０次透過光を光ファイバに射出すると共に前記光ファイバから射出された光の１次回折光を所定の方向に発する回折格子面と、
前記回折格子面に対し傾斜して配置され前記回折格子面からの光を前記受光素子に入射させる反射面と、
前記反射面からの光を受光素子に集光させる第２の凸レンズ面とを備え、
前記発光素子からの光を前記光ファイバに入射するとともに、前記光ファイバから射出された光を前記受光素子に入射する光送受信装置。 - 前記反射面は、前記回折格子面の一点を第１焦点とし、前記受光素子の受光面の一点を第２焦点とした楕円面をなす請求項１又は請求項２に記載の光送受信装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001343436A JP4068835B2 (ja) | 2001-11-08 | 2001-11-08 | 光送受信装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142726A JP2003142726A (ja) | 2003-05-16 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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|---|---|---|---|---|
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2001
- 2001-11-08 JP JP2001343436A patent/JP4068835B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2003142726A (ja) | 2003-05-16 |
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