JPH05203845A - 光モジュール - Google Patents

光モジュール

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Publication number
JPH05203845A
JPH05203845A JP31372792A JP31372792A JPH05203845A JP H05203845 A JPH05203845 A JP H05203845A JP 31372792 A JP31372792 A JP 31372792A JP 31372792 A JP31372792 A JP 31372792A JP H05203845 A JPH05203845 A JP H05203845A
Authority
JP
Japan
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light
transmission
transmitted
optical
diffracted
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Pending
Application number
JP31372792A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshiya Miyagawa
俊哉 宮川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246Bidirectionally operating package structures

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で低コストでかつ量産性を図る。 【構成】 半導体レーザー12およびフォトダイオード
13は、同一の支持台14に実装されている。透過型ホ
ログラム回析格子11は、入射光を透過光と回析光とに
分光する。15はレンズ、16は伝送路に光を出射また
は伝送路から光を入射する光ファイバ端末である。透過
型ホログラム回析格子11およびレンズ15は光ファイ
バ端末16と支持台14との間に配設されている。そし
て半導体レーザー12から出射され透過型ホログラム回
析格子11を透過した透過光はレンズ15を介して光フ
ァイバ端末16と光学的に結合される。また、ファイバ
端末16から出射されレンズ15を介して透過型ホログ
ラム回析格子11で回析された回析光がフォトダイオー
ド13と光学的に結合される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用モジュールに関
し、特に発光、受光素子を一体に集積した光モジュール
に関する。
【0002】
【従来の技術】公衆通信網の分野においてISDNの進
展にともない、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。
【0003】この光加入者系の実現方式の一つに同一波
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。
【0004】図5に同一波長双方向伝送方式に用いられ
る従来の送受信用光モジュールの一例を示す。
【0005】同図において、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お
よびそれぞれのピグテイルファイバにコネクタ44およ
び45を介して接続されたファイバ融着型3dbスプリ
ッタ43からなる。
【0006】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4は、3dbスプリッター43を通って
伝送路に送られる。
【0007】逆に伝送路から届いた受信信号5は3db
スプリッター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。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、光加入者系
においては、光端末装置の一端は各加入者側に置かれ
る。したがって、光モジュールには、従来のメタリック
ケーブル用端末装置と同等の大きさに納めるための小型
化が要求される。また、局側においても、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。
【0009】また、同一の機能を持つメタリックケーブ
ル用端末装置と置き換えられるためには、それよりも低
コストで製造できることが重要となる。
【0010】さらに、各加入社宅および電話局に光端末
装置を配置するためには大規模な生産能力の増大が必要
とされ、このため量産に適した光モジュールが求められ
る。
【0011】このように、光モジュールに種々の要求が
あるにもかかわらず、上述した従来の送受信用光モジュ
ールでは、要求される小型化、低コスト化、量産化を実
現することは困難である。
【0012】すなわち、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、フォトダイオード、スプリッターのそれぞれ単
独に耐環境性や強度を持たせる必要があり、このためサ
イズが大きくなる。同様に、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。
【0013】また、半導体レーザー、フォトダイオード
はそれぞれ個別にμm単位の精度の光軸調整および固定
が必要とされ、スプリッターも個別に融着、延伸しなけ
ればならない等、低コスト、量産化に適した構造になっ
てはいないといった問題があった。
【0014】したがって、本発明は上記したような従来
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、小型で低コストでかつ量産性にすぐれた送受
信用光モジュールを提供することにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、同一の
支持台に実装された半導体レーザー素子およびフォトダ
イオード素子と、入射光を透過光と回析光とに分光する
透過型ホログラム素子と、伝送路に光を出射または伝送
路から光を入射する光ファイバ端末とを有し、前記透過
型ホログラム素子は前記光ファイバ端末と前記支持台と
の間に配設され、前記半導体レーザー素子から出射され
前記透過型ホログラム素子を透過した透過光が前記光フ
ァイバ端末と光学的に結合されると共に、前記ファイバ
端末から出射され前記透過型ホログラム素子で回析され
た回析光が前記フォトダイオードと光学的に結合されて
いることを特徴とする光モジュールが得られる。
【0016】さらに本発明によれば、同一の支持台に実
装された半導体レーザー素子およびフォトダイオード素
子と、入射光を透過光と回析光とに分光する透過型ホロ
グラム素子と、伝送路に光を出射または伝送路から光を
入射する光ファイバ端末とを有し、前記透過型ホログラ
ム素子は前記光ファイバ端末と前記支持台との間に配設
され、前記半導体レーザー素子から出射され前記透過型
ホログラム素子で回析された回析光が前記光ファイバ端
末と光学的に結合されると共に、前記ファイバ端末から
出射され前記透過型ホログラム素子を透過した透過光が
前記フォトダイオードと光学的に結合されていることを
特徴とする光モジュールが得られる。
【0017】好ましくは、前記光ファイバ端末と前記透
過型ホログラム素子との間の光路に少なくとも1つの集
光レンズが配置される。その代りに、少なくとも1つの
集光レンズは前記透過型ホログラム素子と前記支持台に
実装された前記半導体レーザー素子および前記フォトダ
イオード素子との間の光路に配置されても良い。
【0018】
【作用】本発明においては、透過型ホログラム素子を透
過した透過光が光ファイバ端末と光学的に結合されると
共に、透過型ホログラム素子で回析された回析光がフォ
トダイオードと光学的に結合される構成、或いは、透過
型ホログラム素子で回析された回析光が光ファイバ端末
と光学的に結合されると共に、透過型ホログラム素子を
透過した透過光がフォトダイオードと光学的に結合され
る構成によって、半導体レーザー素子からの出射光と光
ファイバからの出射光とが同一光軸上を通過することと
なる。
【0019】
【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。図1は、本発明に係る光モジュールの側断面図、図
2は、同じく光モジュールのホログラム回析格子の拡大
側面図である。
【0020】図1において、ホログラム回析格子11
は、半導体レーザー12(以下、LDと称する)とPI
Nフォトダイオード13(以下、PDと称する)が実装
された支持台14とレンズ15の間に配置される。入出
射用の光ファイバ端末16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。
【0021】ホログラム回析格子11は、図2に示すよ
うに基板表面に形成された一定の間隔Λの周期構造を持
つ回析格子よりなる。このホログラム回析格子11に、
波長λのコヒーレントなレーザー光1が入射すると、直
進する透過光2と回析光3に分離される。ここで、回析
光3の方向は、次式を満足する。
【0022】
【数1】
【0023】そして、+1次回析光3に着目すると、そ
の回析角はθH =sin-1(λ/Λ)となる。
【0024】したがって、ホログラム回析格子11とL
D12間の距離をlH とすると、LD12とPD13間
の距離dを次式とすることにより、透過光2をLD12
と、+1次回析光3をPD13と結合させることができ
る。
【0025】
【数2】
【0026】ホログラム回析格子11の製造方法は、通
常の干渉露光による方法以外に、干渉縞パターンを計算
機により算出してフォトマスクを作製して、フォトリソ
グラフィーの手法によりガラスなどの基板に作製する方
法や、前記手法により金型を作製し樹脂等の可塑性の材
料を注入して転写する方法等、種々の方法があり、いず
れもきわめて低コストで量産することができる。
【0027】図3は本発明に係る光モジュールの要部の
実装構造を示す斜視図である。
【0028】同図において、LD12はチップの端面3
1から光を出射するため支持台14の上面に固定され、
PD13は受光面32がチップ表面にあるため支持台1
4の側面に固定される。クロストークを防ぐためLD1
2、PD13間は電気的に絶縁されている。LD12お
よびPD13は、支持台14上に形成されたボンディン
グバッド33、34にボンディングワイヤ35、36に
よって、それぞれ電気的に接続されている。
【0029】図1において、入力電気信号によりLD1
2で変調された送信信号光のうち、ホログラム回析格子
11で回析されずに透過した光はレンズ15により集光
され光ファイバ17に入射し伝送路に送られる。
【0030】伝送路から届いた受信信号光のうち、ホロ
グラム回析格子11でθH 方向に回析された光はPD1
3に入射し出力電気信号に変換される。
【0031】このとき、受信信号光のうち、透過成分は
LD12にも入射する。しかし、受信信号光は伝送路で
大きな減衰を受けており、LD出力光に比べ微弱なこ
と、および光加入者系の伝送速度はせいぜい100Mb
/sであるため、受信信号光の入射がLD12の変調特
性に及ぼす影響は無視できる。
【0032】送受信光を分岐するホログラム回析格子1
1の損失は、送信の場合回析されず透過する光の割合で
決まる。また、受信の場合はθH 方向に回析される+1
次回析光の割合で決定される。
【0033】ホログラム回析格子型スプリッター低損失
化のためには、不必要な高次回析光を低減することが重
要となる。
【0034】このためには、ホログラムの格子形状を図
2に示したように鋸歯状化し、回析角θH と鋸歯状面の
微小領域においてスネルの法則により求められる屈折角
を一致させるブレーズ化の手法が有効となる。鋸歯状化
の角度、すなわちブレーズ角θB は(1)式とスネルの
法則を表す次式により求められる。
【0035】
【数3】
【0036】以上からブレーズ角θB を次式とすること
により、+1次以外の回析光を抑圧できる。
【0037】
【数4】
【0038】このブレーズ化の手法により透過光通過損
失4db、+1次回析光損失4dbというきわめて低損
失なホログラム回析格子型スプリッターを得ることがで
きる。
【0039】ホログラム回析格子11は、(1)式に示
したように回析角が波長依存性を持つため、受信信号の
波長が変動するとPD13に結合する+1次回析光も変
動する。
【0040】しかし、PD13の受光面32は、φ10
0μm程度あるためこの回析光の波長依存性は、問題と
ならない。同様にLD12とPD13の中心間隔dの実
装誤差もこのPD受光径により吸収することができる。
【0041】図4は本発明に係る別の光モジュールの側
断面図である。図4において、入力電気信号によりLD
12で変調された送信信号光のうち、ホログラム回析格
子11でθH 方向に回析された光はレンズ15により集
光され光ファイバ17に入射し伝送路に送られる。
【0042】伝送路から届いた受信信号光のうち、ホロ
グラム回析格子11で回析されずに透過した光はPD1
3に入射し出力電気信号に変換される。
【0043】このとき、受信信号光のうち、回析成分は
LD12にも入射する。しかし、受信信号光は伝送路で
大きな減衰を受けており、LD出力光に比べ微弱なこ
と、および光加入者系の伝送速度はせいぜい100Mb
/sであるため、受信信号光の入射がLD12の変調特
性に及ぼす影響は無視できる。
【0044】送受信光を分岐するホログラム回析格子1
1の損失は、送信の場合θH 方向に回析される+1次回
析光の割合で決まる。また、受信の場合は回析されず透
過する光の割合で決定される。
【0045】ホログラム回析格子11は入出射光線を透
過光と回析光とに分岐させるスプリッターを構成する。
ホログラム回析格子11は厚さ数μmで機能するため、
スプリッターを大幅に小型化できる。
【0046】また、ホログラム回析格子11はフォトリ
ソグラフィー法や金型による転写法により、安価な材料
を用いてバッチプロセスにより量産することができるの
で、従来に比べて大幅に低コスト化することができる。
【0047】さらに、LD12とPD13を同一の支持
台14に実装し、ホログラム回析格子11により透過・
回析された光ビームがそれぞれに結合するように配置す
ることにより、各素子間の光接続距離を大幅に短縮でき
る。
【0048】さらに、LD12とPD13との間隔、ホ
ログラム回析格子11の回析角を一定に設定しておくこ
とにより、ただ一度の光軸調整・固定により光素子の結
合を行うことができるため、大幅に工程数を削減するこ
とができる。
【0049】以上のように、双方向伝送を行うためのス
プリッターおよび結合光学系が大幅に小型化されてお
り、従来のLDモジュール単体と同等の大きさで送受信
用光モジュールを実現することが可能である。
【0050】なお、図1及び図4の実施例では、ホログ
ラム回析格子11をレンズ15と支持台14の間に配置
した構造としたが、これに限定されず、光ファイバ端末
16とレンズ15との間にホログラム回析格子11を配
置しても同様な作用効果が得られる。
【0051】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、透
過型ホログラム素子を透過した透過光が光ファイバ端末
と光学的に結合されると共に、透過型ホログラム素子で
回析された回析光がフォトダイオードと光学的に結合さ
れる構成、或いは、透過型ホログラム素子で回析された
回析光が光ファイバ端末と光学的に結合されると共に、
透過型ホログラム素子を透過した透過光がフォトダイオ
ードと光学的に結合される構成によって、半導体レーザ
ー素子からの出射光と光ファイバからの出射光とを同一
光軸上を通過させることができ、このため半導体レーザ
ー素子等をユニット化でき、しかも透過型ホログラム素
子およびレンズにより、光軸の距離を最小限とすること
ができるので、大幅に小型化を図ることが可能となる効
果がある。
【0052】また、透過型ホログラム素子は、安価な材
料を用いてバッチプロセスにより量産することができる
ので、低コストで量産性にすぐれた効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る光モジュールの側断面図である。
【図2】本発明に係る光モジュールのホログラム回析格
子の拡大側面図である。
【図3】本発明に係る光モジュールの要部の実装構造を
示す斜視図である。
【図4】本発明に係る別の光モジュールの側断面図であ
る。
【図5】従来の送受信用光モジュールの構想図である。
【符号の説明】
1 レーザー光 2 透過光 3 回析光 11 ホログラム回析格子 12 半導体レーザー 13 フォトダイオード 14 支持台 15 レンズ 17 光ファイバ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一の支持台に実装された半導体レーザ
    ー素子およびフォトダイオード素子と、入射光を透過光
    と回析光とに分光する透過型ホログラム素子と、伝送路
    に光を出射または伝送路から光を入射する光ファイバ端
    末とを有し、前記透過型ホログラム素子は前記光ファイ
    バ端末と前記支持台との間に配設され、前記半導体レー
    ザー素子から出射され前記透過型ホログラム素子を透過
    した透過光が前記光ファイバ端末と光学的に結合される
    と共に、前記ファイバ端末から出射され前記透過型ホロ
    グラム素子で回析された回析光が前記フォトダイオード
    と光学的に結合されていることを特徴とする光モジュー
    ル。
  2. 【請求項2】 前記光ファイバ端末と前記透過型ホログ
    ラム素子との間の光路に配置された少なくとも1つの集
    光レンズを有することを特徴とする請求項1に記載の光
    モジュール。
  3. 【請求項3】 前記透過型ホログラム素子と前記支持台
    に実装された前記半導体レーザー素子および前記フォト
    ダイオード素子との間の光路に配置された少なくとも1
    つの集光レンズを有することを特徴とする請求項1に記
    載の光モジュール。
  4. 【請求項4】 同一の支持台に実装された半導体レーザ
    ー素子およびフォトダイオード素子と、入射光を透過光
    と回析光とに分光する透過型ホログラム素子と、伝送路
    に光を出射または伝送路から光を入射する光ファイバ端
    末とを有し、前記透過型ホログラム素子は前記光ファイ
    バ端末と前記支持台との間に配設され、前記半導体レー
    ザー素子から出射され前記透過型ホログラム素子で回析
    された回析光が前記光ファイバ端末と光学的に結合され
    ると共に、前記ファイバ端末から出射され前記透過型ホ
    ログラム素子を透過した透過光が前記フォトダイオード
    と光学的に結合されていることを特徴とする光モジュー
    ル。
  5. 【請求項5】 前記光ファイバ端末と前記透過型ホログ
    ラム素子との間の光路に配置された少なくとも1つの集
    光レンズを有することを特徴とする請求項4に記載の光
    モジュール。
  6. 【請求項6】 前記透過型ホログラム素子と前記支持台
    に実装された前記半導体レーザー素子および前記フォト
    ダイオード素子との間の光路に配置された少なくとも1
    つの集光レンズを有することを特徴とする請求項4に記
    載の光モジュール。
JP31372792A 1991-11-21 1992-11-24 光モジュール Pending JPH05203845A (ja)

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JP31372792A JPH05203845A (ja) 1991-11-21 1992-11-24 光モジュール

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JP33161791 1991-11-21
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000017691A1 (fr) * 1998-09-17 2000-03-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Lentille de couplage et module laser à semiconducteur
JP2004294513A (ja) * 2003-03-25 2004-10-21 Sumitomo Electric Ind Ltd 光送受信モジュール

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19990630