JPH03287207A - 光伝送モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、波長多重伝送光通信システム用の光伝送モジ
ュールに係り、特に双方向光伝送モジュール、送信光モ
ジュール、及び受信光モジュールに関する。

〔従来の技術〕

従来技術を用いた双方向光伝送モジュールの基本構成を
第２図に示す。

従来の装置は、特開平１−１４５６０７号公報に記載の
ように、光合分波機能を有する光合分波フィルタ５と、
光信号を送受する光ファイバ１と、発光素子および受光
素子に各々光結合される光ファイバ２，３と該光ファイ
バの端末に装着されたフェルール（図示せず）と、送受
信用光ファイバ１、送信用、受信用光ファイバ２，３の
各々と光結合するためのレンズ４とを一体化して光合分
波器部１０を構成している。発光素子と受光素子は各々
上記の送信用、受信用光ファイバ２，３と光ファイバ７
．９を介して、又は、光ファイバ７．９を介さず、直接
に光結合することで、双方向伝送モジュールの機能を成
す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術においては、発光素子６から光ファイバ１
に至る挿入損失は、発光素子６と光ファイバ７との結合
損失（〜４ｄＢ）　、光ファイバ７と光ファイバ２との
接続損失（〜０．５ｄＢ）光ファイバ２と光ファイバ１
とのレンズ４による結合損失（〜１　ｄＢ）、光合分波
フィルタの挿入損失（〜０．５ｄＢ）の和で与えられ、
約６ｄＢとなる。光ファイバ１から受光素子８に至る挿
入損失は、同様に、光ファイバ１と光ファイバ３とのレ
ンズ４による結合損失（〜１　ｄＢ）光合分波フィルタ
の挿入損失　（０，５ｄＢ）、光ファイバ３と光ファイ
バ９との接続損失（〜０．５ｄＢ）　、光ファイバ９と
受光素子との結合損失（〜０．５ｄＢ）の和で与えられ
、約２、５ｄＢとなる。

以上のように、上記従来技術では、光結合部の調整組立
てを必要とする部分が多く、挿入損失の低減、調整固定
部の位置ずれによる挿入損失変動要因の削減につき考慮
されていない。

また、光合分波機能部１０と光送信部１１及び光受信部
１２とをそれぞれ接続して双方向光伝送モジュールとす
る場合、光ファイバ２，７，３．９の許容曲げ半径を確
保して実装するためには光合分波機能部１０と光送信部
１１．光受信部１２との間に光ファイバに余長を持たせ
るためのスペースが必要であり、実装面積の低減に限界
がある。

本発明の目的は、光結合のための調整組立て部・　３　
・ 分を削減することにより、挿入損失及びその変動を低減
し、光結合部を削減することで実装面積も低減すること
ができる双方向光伝送モジュールを提供することにある
。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、 光導波路型光合分波素子を光合分波機能部に用い、双方
向光信号を送受する光ファイバを、この光合分波素子の
光送受信端子に接続固定した。さらに本光合分波素子の
送信端と受信端の光軸と一致する様に、ステムに搭載し
た発光素子と受光素子を、それぞれ、発光素子は送信端
導波路と光結合させ受光素子は受信端導波路と光結合さ
せる構成としたものである。また、光導波路型光合分波
素子とステムと半導体レーザーと受信用フォトダイオー
ドを１つのパッケージにまとめることもできる。

また、受光素子の代りに、発振波長の異なる半導体レー
ザを搭載した送信光モジュール、さらには、半導体レー
ザの代りに、受光素子を搭載した・　４　・ 受信光モジュールにも適用するとができる。また、波長
多重数は少なくとも２波を用いるものである。

〔作用〕

双方向光信号を送受する送受信用導波路と、送信光が入
力される送信用導波路と受信光が出力される受信用導波
路を有する光導波路型光合分波素子の送受信用導波路に
双方向光信号を送受する光ファイバを融着接続により光
結合した光合分波機能部に対し、上記先導波路型光合分
波素子の送信用導波路と受信用導波路の間隔と同一寸法
にて半導体レーザと受信可フォトダイオードを搭載した
ステムを送信用導波路の光軸上に設置し、結合レンズを
介して上記半導体レーザと送信用導波路が光結合するよ
う位置調整することで、同時に受信用導波路と受信用フ
ォトダイオードが光結合される構成としたものである。

この構成により、光結合のための調整組立部を、光導波
路型光合分波素子の送信用導波路とステムに搭載された
半導体レーザとの組立調整１ケ所に削減できる。このた
め、挿入損失の低減と調整固窓部の位置ずれによる挿入
損失変動の低減が可能となる。また、光合分波機能部と
光送信部、光受信部との接続のための光ファイバが不要
となり、実装の小型化も可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。実施
例は導波路入出射端が３個の場合であるが４個以上でも
本発明は適用できるものであり、本実施例に限られるも
のではない。

光導波路型光合分波素子１３は、石英基板上にモノリシ
ックに導波路を形威し、方向性結合器構造を用いて結合
器長により波長の分離を行なうものであり、双方向信号
λ□、λ２を送受する光送受信端１４．光送信端１５お
よび光受信端１６を有している。

送信光λ１は、光送信端１５より入射され、導波路１７
を通り、光送受信端１４に至る。光送受信端１４より入
射した受信光λ２は、導波路１７と方向性結合する導波
路１８、および導波路１８と方向性結合する導波路１９
を通り、光受信端１６に至る。導波路２０は、受信光λ
２の光送信端１５への漏れ込みを防止するためλ２に対
し方向性結合する。各導波路は、８μｍ厚、１０μｍ幅
の寸法を有し、波長１．３〜１．５μｍにおいて単一モ
ード導波路となっている。光送信端１５に対するλ２．
光受信端１６に対するλ、のアイソレーションは、共に
４０ｄＢを確保している。

先導波路型光合分波素子１３の光送受信端１４には、導
波路１７と光ファイバ２２が対向接続する位置に■溝を
有する保持部２１が先導波路型光合分波素子１３に一体
化形成されており、双方向信号を送受する光ファイバ２
２が導波路１７に対しＣＯ２レーザにより融着接続固定
されている。光ファイバ２２と導波路１７の接続損失は
０．５ｄＢ以下となっている。

同様に、光送信端１５には、導波路１７の光軸と集束性
ロッドレンズ２４の光軸が合致する位置に■溝を有する
保持部２３が光導波路型光合分波素子１３と一体化形成
されている。この保持部２３の■溝上に、外周面にメタ
ライズを施した集束性ロッドレンズ２４をその焦点位置
が導波路１７の光送信端１５の端面と合致する位置にハ
ンダ付は固定している。

以上のように、先導波路型光合分波素子１３に対“　７
　゛ する光ファイバ２２と集束性ロッドレンズ２４の組立は
、一体化形成された保持部２１と２３の機械的精度によ
り、その位置が決定され、調整は必要としない。

波長λ１の半導体レーザ２６は、その光軸上に整列して
光結合された球レンズ２７と光出力モニタ用フォトダイ
オード２８とともにステム２５に搭載される。受信光λ
２を受信するフォトダイオード２９は、半導体レーザ２
６に対し、光導波路型光合分波素子１３の光送信端１５
と光受信端１６の導波路間隔と同一の間隔寸法にてステ
ム２５に搭載される。光受信端１６と受信用フォトダイ
オード２９との光軸方向の間隔は、導波路１９より出射
する受信光λ２が受信用フォトダイオード２９の受光面
に充分光結合する寸法となるよう、ステム２５の機械的
寸法により決定される。

以上のように、半導体レーザ２６と受信用フォトダイオ
ード２９のステム２５への組立は、光送信端１５と光受
信端１６との間隔と同一寸法にて、その位置を設定して
行なわれ、調整は必要としない。

°　８　。

気密端子を有するパッケージ３０内に、パッケージ内壁
面３１に対向するステム２５の面とパッケージ内壁面３
１とが接つし、かつ、球レンズ２７と集束性ロッドレン
ズ２４とが共焦点光学系となる様に、上記の光導波路型
光合分波素子を固定する。

半導体レーザ２６と受信用フォトダイオード２９の搭載
されたステム２５を、パッケージ内壁面３１と摺接させ
、半導体レーザ２６が導波路１７と光結合するよう、位
置調整を行ない、内壁面３１にてステム２５をハンダ付
固定する。

集束性ロッドレンズ２４と球レンズ２７により構成され
る共焦点光学系の光軸方向のレンズ間隔の許容位置ずれ
量は、パッケージ内壁面３１と球レンズ２７の寸法を決
定するステム２５の機械加工精度で満たされるため、光
軸に対し垂直方向の位置調整のみで半導体レーザ２６と
導波路１７は３ｄＢ以下で結合が遠戚できる。

受信用フォトダイオード２９は、光送信端１５と光受信
端１６との導波路間隔と同一寸法で半導体レーザ２６に
対し搭載されてい、ることがら、半導体装置ザ２６と導
波路１７とが光結合されると、同時に、受信用フォトダ
イオード２９は光受信端１６と光結合される。

なお、第１図に示す本実施例においては、ステム２５お
よびパッケージ３０の具備する電気配線リードの図示は
省略した。

本実施例では、半導体レーザ２６に波長λ□（＝１．３
μｍ）の半導体レーザを用い、波長λ２に１．５μｍを
用いた場合とその逆の場合につき確認した結果、半導体
レーザ２６より光ファイバ２２に至る挿入損失４ｄＢ以
下、光ファイバ２２より受信用フォトダイオード２９に
至る挿入損失は分波損失を含み３ｄＢ以下、え、とえ２
のアイソレーション４０ｄＢ以上を得た。周囲温度−２
０〜＋６５°Ｃにて挿入損失の変動は、え１．え２とも
０．５ｄＢ以下の安定化を遠戚した。

また、光合分波機能部に光送信部と受信部とを接続する
光ファイバが不要であり、パッケージ３０の寸法は３０
皿長Ｘ　１２．Ｓｎｕｍ幅Ｘ８．９ｍｍ厚となり小型化
が可能となった。

本発明は、上記実施例に限定されない。

例えば、まず、双方向光伝送モジュール以外に、送信光
モジュール、受信光モジュールにも適用できる。すなわ
ち、。第１図において、受信用フォトダイオード２９の
代わりに、波長え２で発振する半導体レーザを搭載すれ
ば送信光モジュールになり、また、半導体レーザ２６の
代わりに、波長λ１の光信号を受信するフォトダイオー
ドを搭載すれば受信光モジュールになる。

次に、波長多重数は、２波以外に、３波、４波。

・・・なども可能である。

さらに、光導波路型光合分波素子の構造として、方向性
結合器型の他に、マツハツエンダ−型合分波器、Ｙ分岐
型合分波器、グレーティング型合分波器などを適用する
ことができる。

さらに、受光素子の前には、アイソレーションを大きく
とるために、干渉膜フィルタを挿入してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光結合するための調整をとも°１１　
。

なう組立部を１ケ所に低減できるため、工程が削減され
、また、挿入損失の低減が可能となる。組立調整固定部
が最低限に抑えられているため、位置調整固定部の位置
ずれによる挿入損失の変動が低減され、高安定動作が可
能となる。また、光合分波部と、光送信部、光受信部を
接続する光ファイバが不要となり、小型化が遠戚できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は従来
技術の一例を示す基本構成図である。 １３・・・先導波路型光合分波素子 １４・・・光送受信端　　　１５・・・光送信端１６・
・・光受信端　　　　２２・・・光ファイバ２４・・・
集束性ロッドレンズ ２５・・・ステム　　　　　２６・・・半導体レーザ２
７・・・球レンズ ２９・・・受信用フォトダイオード ３０・・・パッケージ °１２　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも３個の導波路入出射端を有する光導波路
   型光合分波素子と、該導波路入出射端のひとつに接続さ
   れた光ファイバーと、該導波路入出射端の少なくともふ
   たつとそれぞれ光軸が一致する様に、１つのステムに搭
   載された半導体レーザーと受信用フォトダイオードより
   成ることを特徴とする双方向光伝送モジュール。 ２、請求項１において、光ファイバーと、光導波路型光
   合分波素子、ステム、半導体レーザーおよび受信用フォ
   トダイオードを１つに収納したパッケージより成ること
   を特徴とする双方向光伝送モジュール。 ３、請求項１または２において、１つのステムに搭載さ
   れた半導体レーザと受信用フォトダイオードは、同一の
   気密パッケージに収納されていることを特徴とする双方
   向光伝送モジュール。 ４、請求項１、２または３において、半導体レーザと導
   波路入射端との間に結合光学レンズが少なくとも一つ設
   けられていることを特徴とする双方向光伝送モジュール
   。 ５、請求項１、２、３または４において、受信用フォト
   ダイオードの代りに、発振波長の異なる半導体レーザを
   搭載したことを特徴とする送信光モジュール。 ６、請求項１、２または３において、半導体レーザの代
   りに、受信用フォトダイオードを搭載したことを特徴と
   する受信光モジュール。