JPH04345080A - 光モジュール - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信用の光モジュール
に関し、特に光ファイバへの入力光の変化を検出する光
モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光通信用の光モジュールは図５に
示すように光半導体素子である半導体レーザ２０から放
射される一方の光に対して結合用レンズ２１，光ファイ
バ２２が光軸上に配置され、他方の光に対してモニタ検
出用の受光素子２３が配置されて一つのユニットに構成
されている。このうち受光素子２３はユニット外の電子
回路と接続されてオートマチック・パワ・コントロール
（略称ＡＰＣ）回路を構成している。ＡＰＣ回路は半導
体レーザ２０からの光出力が常に一定となるように受光
素子２３で光電変換された電流により半導体レーザ２０
へのバイアス電流を制御する。このようなＡＰＣ回路に
よる光出力の安定化は、半導体レーザ２０が閾値デバイ
スであり、その電流閾値が周囲温度で変化しやすいこと
、及び経時変化に伴って電流閾値がほぼ線形に上昇しや
すいという半導体レーザの不安定さをカバーするもので
あった。この素子の温度依存性を少しでも緩和するため
、ペルチェ素子とサーミスタ素子の組合せで半導体レー
ザ２０を例えば２５Ｃ°の一定温度に対して保持して素
子の寿命を延ばしている。また、これらペルチェ素子と
サーミスタ素子は殆どの場合に光モジュール内の構成要
素として内部実装されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の光モジュー
ルでは、半導体レーザ２０の経時変化や出力光の安定化
には有効であるが光モジュール構成部品の経時変化によ
る光ファイバ２２への入力光の減少といった問題に対し
ては配慮されていない。例えば、１９８６年３月の電子
通信学会論文誌、第Ｊ６９巻Ｃ、Ｎｏ３の２９７頁から
３０３頁の「半田固定回路部品のスクリーニング法に関
する一考察」で記載のように、光モジュールはいくつか
のユニットを半田剤で固定しているため、半田クリープ
により光軸ずれをおこしやすい。

【０００４】このため、光ファイバへの入力光を検出す
る手段として、図６に示すように、光分岐回路を利用す
る方法が考えられている。すなわち、光モジュール２４
から光ファイバ２２を伝播する入力光の一部を例えば１
０：１に分岐し、カプラ２５によって検出する方法があ
る。この方法では、入力光がたえず検出できるため入力
光の経時変化を検出には有効であるが、カプラ２５を挿
入するため信号光に対する損失が増加するという問題が
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の光モジュールは
、入力の電気信号に応じた光信号を出力する半導体レー
ザと、前記光信号を集光し光ファイバーに照射する結合
用レンズと、前記半導体レーザに隣接した光量を監視す
る第１の受光素子と、前記光ファイバーのコアから散乱
される前記光信号を検出する第２の受光素子と、前記第
１と第２の受光素子により変換された帰還信号により前
記半導体レーザの出力光を制御する自動制御回路とを有
する。

【０００６】

【実施例】次に本発明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のブロック図、図２は本実施
例の第２の受光素子の拡大斜視図、図３は本実施例の動
作説明のための図、図４は本実施例の動作説明のための
特性図である。

【０００７】本実施例の光モジュール１において、光軸
２上には、第１の受光素子３と、半導体レーザ４と、結
合用レンズ５と２本の第１と第２の光ファイバ６，７と
を配してある。第１の受光素子３は、半導体レーザ４か
らの出力光をモニタし、破線で示した第１のフィードバ
ックループ１１の電子回路によって、半導体レーザ４へ
のバイアス電流を制御するための検出器として機能して
いる。もう一方の側から出力される半導体レーザ４から
の出力光は、結合用レンズ５を介して第１の光ファイバ
６に結合される。本実施例では波長１．３μｍ帯で単一
モードファイバ系を対象としている。この場合に、第１
の光ファイバ６のコア８径はファイバ外径１２５μｍに
比べて９μｍ前後と小さい。したがってコア８内に結合
される入力光は出力光の３〜４ｄＢ程度が一般的である
。残りの出力光はコア８周囲のクラッド９を通じて外部
に散乱される。

【０００８】第２の受光素子１０は、クラッド９を伝播
した入力光の一部を検出するために、図２に示すように
内径４０μｍの中空部１５がもうけられており、中空部
１５で第１の光ファイバ６と第２の光ファイバ７とがフ
ィジカル・コンタクト（Ｐｈｙｓｉｃａｌ　　Ｃｏｎｔ
ａｃｔ：別称ＰＣ接続）している。この場合に、第１の
光ファイバ６と第２の光ファイバ７の接続部付近では、
先球化されており、他の部分に較べてクラッド９の厚み
が極度に薄くなっている。このため、第１の光ファイバ
６の長さが数ｃｍ短いこともあり、クラッド９を伝播し
てきた入力光１６は、接続部付近で殆どが外部へ散乱さ
れやすくなり、第２の受光素子１０の受光面１７に照射
され吸収される。第２の受光素子１０では、ｐ電極１８
とｎ電極１９との間に逆電圧が印加されているので、吸
収された光は光電流に変換される。光電流のレベルは第
１の受光素子３と較べて１／１０程度低いμＡオーダで
検出可能である。

【０００９】図３に示すように光電流は、第２の光ファ
イバ７を伝播する光信号のパワーレベルの確認に使用で
きる。すなわちファイバ光入力低下の許容量を仮に２ｄ
Ｂとしたとき、これに対応する光電流値が設定された上
限値を越えた場合にアラームが発せられるようにしてお
けば、システムが回線断になる前に光モジュールを交換
することができる。

【００１０】また、送信部すなわち光モジュールの寿命
をのばすことを図４により説明すると、初期においてシ
ステムが必要とする光入力レベルＬ０を満足するように
半導体レーザ１へ印加電流Ｉ（１）及び第１の受光素子
３の光電流Ｉ１（１）を設定する。次に経時変化ととも
に光学系がずれてＬ−Ｉ曲線が■から■へ変化したとす
る。このとき第２の光ファイバ７を伝播する入力光は初
期値よりも半分に減少している。そこで第２の受光素子
１０から光電流値がＩ２（１）からＩ２（２）になるよ
うに第２のフィードバックループ１２の電子回路を用い
て半導体レーザ１へのドライブ電流をＩ（２）−Ｉ（１
）＝ΔＩ１だけ増加させる。これにより光入力レベルは
Ｌ０に制御される。ここで第１の受光素子３の光電流は
Ｉ１（１）からＩ１（２）に設定し直す必要がある。

【００１１】このようにして、第２の受光素子１０から
の光電流Ｉｍｏ２に対して段階的に基準値を設定しなお
すことにより、半導体レーザへの印加電流を増加させる
方向で光モジュールとしての寿命を延ばすことができる
。

【００１２】なお本実施例では、経時変化でファイバ光
出力が低下して規準を越えたときの確認手段及び光モジ
ュールの機能回復手段を説明したが、形状，寸法，数値
に限定されない。

【００１３】また、第２の受光素子１０を挿入する必要
から、第１と第２の光ファイバ６，７同士を接続損失の
極めて小さいＰＣ接続を採用したが、一本の光ファイバ
の一部をエッチング加工もしくは溶融し引き延ばしてク
ラッド部を薄くさせたのち、周辺部に第２の受光素子１
０で覆ってもよく、また、２分割された第２の受光素子
１０で光ファイバをはさむようにしてクラッド部からの
散乱光を検出させてもよい。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体レ
ーザに隣接し光量を監視する第１の受光素子と光ファイ
バーのコアから散乱される光信号を検出する第２の受光
素子とが変換した信号に応じて半導体レーザの出力光を
制御することにより、光ファイバが伝播する光信号に損
失を与えずに光量が検出できる。また、光学系の光軸ず
れと半導体レーザの効果を区別することができる。また
、光モジュールの寿命を延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】本実施例の第２の受光素子の拡大斜視図である
。

【図３】本実施例の動作を説明するための図である。

【図４】本実施例の動作を説明するための特性図である
。

【図５】従来の光モジュールの一例の構成図である。

【図６】従来例の光検出方法を示す図である。

【符号の説明】

１　　　　光モジュール ２　　　　光軸 ３　　　　第１の受光素子 ４　　　　半導体レーザ ５　　　　結合用レンズ ６　　　　第１の光ファイバ ７　　　　第２の光ファイバ ８　　　　コア ９　　　　クラッド １０　　　　第２の受光素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力の電気信号に応じた光信号を出力する
   半導体レーザと、前記光信号を集光し光ファイバーに照
   射する結合用レンズと、前記半導体レーザに隣接した光
   量を監視する第１の受光素子と、前記光ファイバーのコ
   アから散乱される前記光信号を検出する第２の受光素子
   と、前記第１と第２の受光素子により変換された帰還信
   号により前記半導体レーザの出力光を制御する自動制御
   回路とを有することを特徴とする光モジュール。