JPH04286376A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】0001
【産業上の利用分野】本発明は光通信用モジュールに関
し、特に発光、受光用素子を一体に集積した光モジュー
ルに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical communication module, and more particularly to an optical module in which light emitting and light receiving elements are integrated.
【0002】0002
【従来の技術】公衆通信網の分野においてISDNの進
展に伴い、画像情報など大容量の伝送が幹線系のみなら
ず末端の加入者系にまで求められると予想されている。
このような高速・大容量の伝送においては、従来のメタ
リックケーブルによる伝送では間に合わず、光伝送技術
の導入による光加入者系の実現が必須であると考えられ
る。この光加入者系の実現方式のひとつに同一波長双方
向伝送方式がある。これは局と加入者端末を結んだ単一
の光ファイバで双方向の伝送を行うものである。第4図
に同一波長双方向伝送方式に用いられている従来の送受
信用光モジュールの一例を示す。この送受信用光モジュ
ールは、送信用半導体レーザーモジュール41と受信用
フォトダイオードモジュール42、及び送信用半導体レ
ーザーモジュール41と受信用フォトダイオードモジュ
ール42に接続されたピグテイルファイバにそれぞれコ
ネクタ44,45を介して接続されたファイバ融着型3
dBカップラー43からなる。半導体レーザーモジュー
ル41で光に変換された送信信号1は、3dBカップラ
ー43を通って伝送路に送られる。逆に伝送路から届い
た受信信号2は3dBカップラー43で2分岐され、そ
の一方が受信用フォトダイオードモジュール42で電気
信号に変換される。2. Description of the Related Art With the development of ISDN in the field of public communication networks, it is expected that large-capacity transmission of image information will be required not only to trunk lines but also to terminal subscriber lines. For such high-speed, large-capacity transmission, transmission using conventional metallic cables is not sufficient, and it is considered essential to implement an optical subscriber system by introducing optical transmission technology. One of the methods for realizing this optical subscriber system is the same wavelength bidirectional transmission method. This provides bidirectional transmission over a single optical fiber between the station and the subscriber terminal. FIG. 4 shows an example of a conventional transmitting/receiving optical module used in the same wavelength bidirectional transmission system. This transmitting/receiving optical module has a transmitting semiconductor laser module 41, a receiving photodiode module 42, and a pigtail fiber connected to the transmitting semiconductor laser module 41 and receiving photodiode module 42 through connectors 44 and 45, respectively. Fiber fusion type 3
It consists of a dB coupler 43. The transmission signal 1 converted into light by the semiconductor laser module 41 is sent to the transmission line through the 3 dB coupler 43. On the other hand, the received signal 2 arriving from the transmission path is split into two by a 3 dB coupler 43, and one of them is converted into an electrical signal by a receiving photodiode module 42.
【0003】0003
【発明が解決しようとする問題点】光加入者系において
は光端末の一端は各加入者側に置かれる。従って光モジ
ュールには従来のメタリックケーブル用端末と同等の大
きさに納めるための小型化と、様々な環境下においても
安定に動作する耐環境性、衝撃に対する強度が要求され
る。また局側に於いても、幹線系に比べ加入者系では端
末数が膨大に増えるためやはり光モジュールの小型化が
求められる。従来の送受信用光モジュールでは単一機能
の光部品を組み合わせているため、半導体レーザー、フ
ォトダイオード、カップラーのそれぞれ単独に耐環境性
や強度を持たせるため、どうしてもサイズが大きくなる
。また光部品間を接続しているピグテイルファイバを収
納するためのスペースも余分にとる必要がある。したが
って、このように個別の光部品を組み合わせた従来の送
受信用光モジュールでは光加入者系で要求される小型化
を実現することは困難である。本発明の目的は上述の従
来の双方向伝送用光モジュールに代わり、小型で耐環境
性を持つ双方向伝送用モジュールを提供することにある
。Problems to be Solved by the Invention In an optical subscriber system, one end of an optical terminal is placed on each subscriber's side. Therefore, optical modules are required to be downsized so that they can be accommodated in the same size as conventional metallic cable terminals, and to have environmental resistance and impact resistance that allow stable operation under various environments. Furthermore, on the central office side, the number of terminals in subscriber systems increases enormously compared to trunk systems, so there is a need for smaller optical modules. Conventional transmitter/receiver optical modules combine optical components with a single function, so the size inevitably increases because the semiconductor laser, photodiode, and coupler must each have environmental resistance and strength. It is also necessary to provide extra space to accommodate the pigtail fibers that connect the optical components. Therefore, it is difficult to achieve the miniaturization required for optical subscriber systems with conventional transmitting/receiving optical modules that combine individual optical components in this way. An object of the present invention is to provide a compact and environmentally resistant bidirectional transmission module in place of the above-mentioned conventional bidirectional transmission optical module.
【0004】0004
【問題を解決するための手段】本発明によれば、一対の
光ファイバを光学的に結合するファイバ型カップラー素
子、平行な二つのファイバ挿入穴が形成されたファイバ
端末保持具、1対の光学レンズ、半導体レーザー素子、
及びフォトダイオード素子を有し、前記一対の光ファイ
バのそれぞれの端部は各々前記挿入穴に挿入されて前記
ファイバ端末保持具に固定されると共に、前記端部の一
方が前記1対の光学レンズの一方を介して前記半導体レ
ーザー素子に光学的に結合され、前記端部の他方が前記
1対の光学レンズの他方を介して前記半導体フォトダイ
オード素子と光学的に結合され、前記ファイバ型カップ
ラー素子、前記ファイバ端末保持具、前記1対の光学レ
ンズ、前記半導体レーザー素子、及び前記フォトダイオ
ード素子が同一の保護容器内に収納されていることを特
徴とする光モジュールが得られる。[Means for Solving the Problems] According to the present invention, there is provided a fiber type coupler element for optically coupling a pair of optical fibers, a fiber terminal holder having two parallel fiber insertion holes, and a pair of optical fibers. lenses, semiconductor laser elements,
and a photodiode element, each end of the pair of optical fibers is inserted into the insertion hole and fixed to the fiber terminal holder, and one of the ends is connected to the pair of optical lenses. The fiber-type coupler element is optically coupled to the semiconductor laser element through one of the ends thereof, and the other end thereof is optically coupled to the semiconductor photodiode element through the other of the pair of optical lenses. , an optical module is obtained, wherein the fiber end holder, the pair of optical lenses, the semiconductor laser element, and the photodiode element are housed in the same protective container.
【0005】[0005]
【作用】本発明ではモジュールを構成する半導体レーザ
ー、フォトダイオード、ファイバ型カップラーを同一の
容器に納め一体化して保護しているため、個別に耐環境
性、強度を補強する必要が無い。同様に部品間を接続す
る光ファイバの余長もまったく必要としない。さらに半
導体レーザー素子、フォトダイオード素子を同一の封止
構造内部に実装するため、個別に素子を封止していた場
合パッケージの外径により制限されていたモジュールの
幅も大幅に小さくできる。従って小型で耐環境性を持つ
双方向伝送用光モジュールを得ることができる。[Function] In the present invention, the semiconductor laser, photodiode, and fiber coupler that constitute the module are housed in the same container and are protected as one unit, so there is no need to individually reinforce their environmental resistance and strength. Similarly, no extra length of optical fiber is required to connect the components. Furthermore, since the semiconductor laser element and photodiode element are mounted inside the same sealing structure, the width of the module, which would be limited by the outer diameter of the package if the elements were individually sealed, can be significantly reduced. Therefore, it is possible to obtain an optical module for bidirectional transmission that is small in size and has environmental resistance.
【0006】[0006]
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図1は本発明の一実施例を示す縦断面図であ
る。図1において半導体レーザー11(以下LDとする
)とPINフォトダイオード12(以下PDとする)は
同一ステム13上に実装されている。図2にその実装構
造の一例を示す。LD11はチップの端面24から光を
出射するためステム13の上面に固着され、PD12は
受光面25がチップ表面にあるためステム13の側面に
固着されている。LD11及びPD12はそれぞれステ
ム13に設けられたボンディングパッド26及び27に
ボンディングワイヤ28及び29を用いて電気的に接続
されている。ここで、LD11とPD12との間は、漏
話を防ぐために電気的に絶縁されている。LD11とP
D12との中心間隔は0.5mm〜2mm程度(以後こ
の間隔をLとする)に設定する。LD11、PD12を
固着したステム13はパッケージ14内に納められ封止
される。再度図1を参照すると、レンズ16及び17は
それぞれLD11と出射用ファイバ18間、入射用ファ
イバ19とPD12間の光学的結合を行なっている。
LD11とPD12との間隔と同様にレンズ16及び1
7の中心間隔はLとする。出射用ファイバ18と入射用
ファイバ19は共にファイバ端末保持具20によって固
定される。図3(a)及び(b)にファイバ端末構造を
示す。ファイバ端末保持具20には、ファイバの外径よ
りわずかに大きな内径を持つ挿入穴31,32が中心間
隔Lで設けられ、ファイバ18,19が挿入、固定され
る。ファイバ端末保持具20の先端は反射戻り光を低減
するため3〜7°の角度をもって斜めに光学研磨されて
いる。またファイバ18,19は端末保持具20の手前
で融着、延伸されてファイバ融着型3dBカップラー2
1を形成している。融着されたファイバの一端は伝送路
に接続され、もう一端は無反射処理を施して終端されて
いる。上記ファイバ端末保持具20とパッケージ14、
レンズ16,17、3dBカップラー21はそれぞれL
D11からファイバ18、ファイバ19からPD12へ
の光学的結合が取れるように光軸調整されホルダー22
,23内に固着される。図1において入力信号によりL
D11で変調された送信信号光1はレンズ16により絞
り込まれてファイバ18に入射し3dBカップラー21
を通して伝送路に送られる。また伝送路から届いた受信
信号光2は3dBカップラー21で2分岐された後、フ
ァイバ19から出射し、レンズ17を介してPD12に
入射し出力電気信号に変換される。受信信号光2は3d
Bカップラー21で2分岐され、ファイバ18を通して
LD11にも入射する。しかし受信信号光2は伝送路で
大きな減衰を受けておりLD出力光に比べ微弱なこと、
及び光加入者系伝送の伝送速度は高々100Mb/sで
あるため、受信信号光2の入射がLD11の変調特性に
及ぼす影響は無視できる。本実施例による構成では、L
D11、PD12、3bBカップラー21の耐環境性、
強度を一体となったホルダーで確保するので、各構成部
材に対して個々に補強を行う必要がない。3dBカップ
ラー21と光ファイバ18、19の入出射端が一体なの
でファイバの余長をまったく必要としない。LD11、
PD12を同一ステム13に固着するのでパッケージ外
径で制限されていた幅を小さくできる、等の特徴があり
従来に比べ大幅に小型なモジュールを実現することがで
きる。以上ではステム13をパッケージ14内に納めて
封止する例について説明したが、チップキャリアの状態
でホルダー22内部に封止する構造でも同様の効果が得
られる。また2個のレンズ16、17で光学的結合を行
っているが、レンズを一体化したアレイレンズを用いた
場合や、3dBカップラー21としてファイバ張り合わ
せ型カップラーを用いた場合でも同様の効果が得られる
。さらに3dBカップラー21の代わりにファイバ型波
長合分波カップラーを用いることにより、同様に小型な
波長多重双方向伝送用光モジュールが得られる。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, a semiconductor laser 11 (hereinafter referred to as LD) and a PIN photodiode 12 (hereinafter referred to as PD) are mounted on the same stem 13. Figure 2 shows an example of its mounting structure. The LD 11 is fixed to the top surface of the stem 13 in order to emit light from the end surface 24 of the chip, and the PD 12 is fixed to the side surface of the stem 13 because the light receiving surface 25 is on the chip surface. The LD 11 and the PD 12 are electrically connected to bonding pads 26 and 27 provided on the stem 13, respectively, using bonding wires 28 and 29. Here, the LD 11 and the PD 12 are electrically insulated to prevent crosstalk. LD11 and P
The center distance from D12 is set to about 0.5 mm to 2 mm (hereinafter, this distance will be referred to as L). The stem 13 to which the LD 11 and PD 12 are fixed is housed in a package 14 and sealed. Referring again to FIG. 1, the lenses 16 and 17 provide optical coupling between the LD 11 and the output fiber 18, and between the input fiber 19 and the PD 12, respectively. Similar to the distance between LD11 and PD12, lenses 16 and 1
The center spacing of 7 is L. The output fiber 18 and the input fiber 19 are both fixed by a fiber end holder 20. Figures 3(a) and 3(b) show the fiber terminal structure. In the fiber terminal holder 20, insertion holes 31 and 32 having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the fiber are provided with a center spacing L, into which the fibers 18 and 19 are inserted and fixed. The tip of the fiber terminal holder 20 is optically polished obliquely at an angle of 3 to 7 degrees in order to reduce reflected and returned light. Further, the fibers 18 and 19 are fused and stretched before the terminal holder 20, and the fiber fused type 3dB coupler 2
1 is formed. One end of the fused fiber is connected to a transmission line, and the other end is terminated with anti-reflection treatment. the fiber terminal holder 20 and package 14;
Lenses 16, 17, and 3dB coupler 21 are each L.
The optical axis of the holder 22 is adjusted so that optical coupling can be made from D11 to fiber 18 and from fiber 19 to PD12.
, 23. In Figure 1, the input signal causes
The transmitted signal light 1 modulated by D11 is narrowed down by a lens 16 and enters a fiber 18, where it is passed through a 3dB coupler 21.
is sent to the transmission line through. Further, the received signal light 2 that has arrived from the transmission path is split into two by a 3 dB coupler 21, and then exits from the fiber 19, enters the PD 12 via the lens 17, and is converted into an output electrical signal. Received signal light 2 is 3d
The light is split into two by the B coupler 21, and is also incident on the LD 11 through the fiber 18. However, the received signal light 2 is significantly attenuated in the transmission path and is weaker than the LD output light.
Since the transmission speed of optical subscriber system transmission is at most 100 Mb/s, the influence of the incidence of the received signal light 2 on the modulation characteristics of the LD 11 can be ignored. In the configuration according to this embodiment, L
Environmental resistance of D11, PD12, 3bB coupler 21,
Since strength is ensured by the integrated holder, there is no need to individually reinforce each component. Since the 3 dB coupler 21 and the input and output ends of the optical fibers 18 and 19 are integrated, no extra length of the fiber is required. LD11,
Since the PDs 12 are fixed to the same stem 13, the width, which was limited by the outer diameter of the package, can be reduced, and a module that is much smaller than the conventional one can be realized. Although an example in which the stem 13 is housed and sealed within the package 14 has been described above, a similar effect can be obtained with a structure in which the stem 13 is sealed inside the holder 22 in the state of a chip carrier. Further, although optical coupling is performed using two lenses 16 and 17, the same effect can be obtained even when using an array lens that integrates the lenses, or when using a fiber laminated coupler as the 3 dB coupler 21. . Furthermore, by using a fiber type wavelength multiplexing/demultiplexing coupler instead of the 3 dB coupler 21, a similarly compact optical module for wavelength multiplexing and bidirectional transmission can be obtained.
【0007】[0007]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば従来
に比べ大幅に小型な同一波長双方向伝送用送受信モジュ
ールを実現できる。さらにLD、PDの同一封止構造内
実装、入出射ファイバ端の一体化により、従来2回必要
であった光軸調整、固着工程、及びファイバ端面の光学
研磨工程をそれぞれ1回に削減できるため製造コスト削
減の効果も得られる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a transmitter/receiver module for bidirectional transmission of the same wavelength that is much smaller than the conventional one. Furthermore, by mounting the LD and PD in the same sealing structure and integrating the input and output fiber ends, the optical axis adjustment, fixing process, and optical polishing process of the fiber end face, which were previously required twice, can be reduced to one time each. The effect of reducing manufacturing costs can also be obtained.
【図1】本発明の一実施例を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention.
【図2】LD素子とPD素子の実装構造の一例を示す斜
視図である。FIG. 2 is a perspective view showing an example of a mounting structure of an LD element and a PD element.
【図3】(a)はファイバ端末構造を示す正面図、(b
)は平面図である。[Fig. 3] (a) is a front view showing the fiber terminal structure, (b)
) is a plan view.
【図4】従来例の双方向伝送用送受信モジュール構成を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a conventional bidirectional transmission transmitting/receiving module.
1 送信信号光
2 受信信号光
11 LD素子
12 PD素子
13 ステム
14 パッケージ
16,17 レンズ
18,19 光ファイバ
20 ファイバ端末保持具
21,43 ファイバカップラー22,23
ホルダー
24 LD発光面
25 PD受光面
26,27 ボンディングパット28,29
ボンディングワイヤ31,32 ファイバ挿
入穴
41 LDモジュール
42 PDモジュール
44,45 コネクタ1 Transmission signal light 2 Reception signal light 11 LD element 12 PD element 13 Stem 14 Packages 16, 17 Lenses 18, 19 Optical fiber 20 Fiber terminal holder 21, 43 Fiber coupler 22, 23
Holder 24 LD light emitting surface 25 PD light receiving surface 26, 27 Bonding pads 28, 29
Bonding wires 31, 32 Fiber insertion hole 41 LD module 42 PD module 44, 45 Connector
Claims (1)
ファイバ型カップラー素子、平行な二つのファイバ挿入
穴が形成されたファイバ端末保持具、1対の光学レンズ
、半導体レーザー素子、及びフォトダイオード素子を有
し、前記一対の光ファイバのそれぞれの端部は各々前記
挿入穴に挿入されて前記ファイバ端末保持具に固定され
ると共に、前記端部の一方が前記1対の光学レンズの一
方を介して前記半導体レーザー素子に光学的に結合され
、前記端部の他方が前記1対の光学レンズの他方を介し
て前記半導体フォトダイオード素子と光学的に結合され
、前記ファイバ型カップラー素子、前記ファイバ端末保
持具、前記1対の光学レンズ、前記半導体レーザー素子
、及び前記フォトダイオード素子が同一の保護容器内に
収納されていることを特徴とする光モジュール。Claim 1: A fiber type coupler element that optically couples a pair of optical fibers, a fiber terminal holder in which two parallel fiber insertion holes are formed, a pair of optical lenses, a semiconductor laser element, and a photodiode element. each end of the pair of optical fibers is inserted into the insertion hole and fixed to the fiber terminal holder, and one of the ends is inserted through one of the pair of optical lenses. and the other of the end portions is optically coupled to the semiconductor photodiode element via the other of the pair of optical lenses, the fiber type coupler element and the fiber terminal. An optical module characterized in that a holder, the pair of optical lenses, the semiconductor laser element, and the photodiode element are housed in the same protective container.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074432A JPH04286376A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Optical module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3074432A JPH04286376A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Optical module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04286376A true JPH04286376A (en) | 1992-10-12 |
Family
ID=13547055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3074432A Withdrawn JPH04286376A (en) | 1991-03-15 | 1991-03-15 | Optical module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04286376A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5546212A (en) * | 1993-11-18 | 1996-08-13 | Fujitsu Limited | Optical module for two-way transmission |
-
1991
- 1991-03-15 JP JP3074432A patent/JPH04286376A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5546212A (en) * | 1993-11-18 | 1996-08-13 | Fujitsu Limited | Optical module for two-way transmission |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980514 |