JPH06138322A - Optical module - Google Patents

Optical module

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JPH06138322A
JPH06138322A JP28566192A JP28566192A JPH06138322A JP H06138322 A JPH06138322 A JP H06138322A JP 28566192 A JP28566192 A JP 28566192A JP 28566192 A JP28566192 A JP 28566192A JP H06138322 A JPH06138322 A JP H06138322A
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JP
Japan
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light
substrate
hologram
optical
wavelength
Prior art date
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Pending
Application number
JP28566192A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiya Miyagawa
俊哉 宮川
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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    • 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

PURPOSE:To provide the optical module for signal transmission and reception which is small in size, low in cost and excellent in mass productivity. CONSTITUTION:A hologram optical element (HOE) 11 is disposed between a supporting base 14 packaged with a semiconductor layer (LD) 12 and a pin photodiode (PD) 13 and an optical fiber terminal 17. This HOE includes a hologram diffraction grating 15 formed on a substrate, a lens 16 formed on the rear surface of the substrate and an interference film filter 17. Of the transmission signal light from the LD 12, the transmitted light which is condensed by the lens 16 and rectilinearly advances the hologram diffraction grating 15 is made incident on an optical fiber 18 and is further transmitted to a transmission path. Of the transmission signal light arriving at the HOE 11 from the transmission path, the light diffracted by the hologram diffraction grating 15 is made incident on the PD 13 and is converted to an output electric signal. The signal light 6 of another wavelength band from the optical fiber 19 is reflected and multiplexed by the interference film filter 17 and is sent from the optical fiber 18 to the transmission path.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[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、特に波長合分波,発光および受光素子を一体に
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 module for optical communication, and more particularly to an optical module in which wavelength multiplexing / demultiplexing, light emitting and light receiving elements are integrated together.

【0002】[0002]

【従来の技術】公衆通信網の分野においては、ISDN
の進展に伴って数10回線のディジタル電話サービスや
画像情報など大容量の情報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・大容量の情報伝送においては、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。
In the field of public communication networks, ISDN
It is expected that with the progress of the above, transmission of a large amount of information such as digital telephone service of several tens of lines and image information will be required not only to the trunk line system but also to the end subscriber system. In such high-speed, large-capacity information transmission, it is considered necessary to realize an optical subscriber system by introducing an optical transmission technique, because conventional transmission using a metallic cable is not enough.

【0003】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情報伝送を行ってN−
ISDNサービスを提供するものである。さらにこのN
−ISDNに加え、CATV等の放送モードでの画像情
報伝送を波長多重により実現することも求められてい
る。
One of the methods for realizing this optical subscriber system is the same wavelength bidirectional transmission method. This is a single optical fiber connecting a station and a subscriber terminal for bidirectional information transmission and N-
It provides ISDN service. Furthermore, this N
In addition to ISDN, it is also required to realize image information transmission in a broadcasting mode such as CATV by wavelength multiplexing.

【0004】図6は、上述の波長多重機能を付加した同
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
ジュールの構成図である。
FIG. 6 is a block diagram of a conventional transmitting / receiving optical module used in the same wavelength bidirectional transmission system to which the above-mentioned wavelength multiplexing function is added.

【0005】この光モジュールは、1.3μm帯の送信
信号光4を生じる半導体レーザーモジュール71と、同
じ1.3μm帯の受信信号光を受けるフォトダイオード
モジュール72と、モジュール72,73それぞれのピ
グテイルファイバに接続されたファイバ融着型の3dB
スプリッター73と、ファイバ融着型のWDMカップラ
ー74とからなる。半導体レーザーモジュール71で光
に変換された1.3μm胎の送信信号光4は、3dBス
プリッター73およびWDMカップラー74を通って伝
送路に送られる。逆に、伝送路から届いた1.3μm帯
の受信信号光5は、WDMカップラー74を通過後、3
dBスプリッター73で2分岐され、その一方がフォト
ダイオードモジュール72で電気信号に変換される。ま
た波長多重される1.55μm帯の信号光6はWDMカ
ップラー74で合分波されて伝送路に接続される。
This optical module includes a semiconductor laser module 71 which generates a transmission signal light 4 of 1.3 μm band, a photodiode module 72 which receives the same reception signal light of 1.3 μm band, and pigtails of the modules 72 and 73. Fiber-fusion type 3 dB connected to the fiber
It comprises a splitter 73 and a fiber fusion type WDM coupler 74. The 1.3 μm-thick transmission signal light 4 converted into light by the semiconductor laser module 71 is sent to the transmission path through the 3 dB splitter 73 and the WDM coupler 74. On the contrary, the received signal light 5 in the 1.3 μm band, which has arrived from the transmission line, passes through the WDM coupler 74 and then becomes 3
The light is split into two by the dB splitter 73, and one of them is converted into an electric signal by the photodiode module 72. The wavelength-multiplexed signal light 6 in the 1.55 μm band is multiplexed / demultiplexed by the WDM coupler 74 and connected to the transmission line.

【0006】しかしこのような個別の光分岐合流、合分
波素子等の光部品を組み合わせた光モジュールでは、光
加入者系で要求される小型化・低コスト化・量産化を実
現することは困難である。
However, in such an optical module in which optical components such as individual optical branching / merging and multiplexing / demultiplexing elements are combined, it is not possible to realize the miniaturization, cost reduction and mass production required in the optical subscriber system. Have difficulty.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】光加入者系においては
上述の光モジュールを含む光端末装置の一端は各加入者
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。また局側に於いても、加入者系では
幹線系に比べ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。
In the optical subscriber system, one end of the optical terminal device including the above-mentioned optical module is placed on each subscriber side. Therefore, the optical module is required to be miniaturized so as to have the same size as the conventional metallic cable terminal device. Also on the station side, in the subscriber system, the number of terminals will increase enormously as compared with the trunk system, so that miniaturization of the optical module is also required.

【0008】また光端末装置は、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である。
Further, in order to replace the optical terminal device with a metallic cable terminal device having the same function,
It is important that it can be manufactured at a lower cost.

【0009】さらに光端末装置を各加入者宅及び電話局
に配置するためには、大幅な生産能力の増大が必要であ
り、量産に適した光モジュールが求められる。
Further, in order to dispose the optical terminal device in each subscriber's house and telephone station, it is necessary to greatly increase the production capacity, and an optical module suitable for mass production is required.

【0010】しかし、従来の送受信用光モジュールは、
単一機能の光部品を組み合わせて構成しているため、半
導体レーザー、フォトダイオード、スプリッター、WD
Mカップラーのそれぞれ単独に耐環境性や強度を持たせ
る必要があり、どうしてもサイズが大きくなる。また上
記光部品間を接続しているプ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。
However, the conventional transmitting / receiving optical module is
Since it is configured by combining optical components with a single function, semiconductor laser, photodiode, splitter, WD
Each of the M couplers needs to have environment resistance and strength, which inevitably increases the size. In addition, it is necessary to make extra space for accommodating the pigtail fiber connecting the optical components.

【0011】また上記半導体レーザー、フォトダイオー
ドはそれぞれ別個にμm単位の精度の光軸調整・固定が
必要であり、さらにスプリッター、WDMカップラーも
一個ずつ融着・延伸しなければならない等、低コスト化
・量産化に向いた構造ではない。
Further, the semiconductor laser and the photodiode are required to individually adjust and fix the optical axis with an accuracy of μm unit, and further, the splitter and the WDM coupler have to be fused and stretched one by one, thereby reducing the cost. -Not a structure suitable for mass production.

【0012】従って、本発明の目的は、従来技術の送受
信用光モジュールの欠点を解消することにあり、小型、
低コストでしかも量産性にすぐれる送受信用の光モジュ
ールを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the prior art transmitting / receiving optical module, and
An object of the present invention is to provide an optical module for transmission / reception that is low in cost and excellent in mass productivity.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明による光モジュ
ールは、基板の表面に直進方向から受けた第1波長の第
1の光を直進方向に透過する第1の透過直進光と第1方
向に回折する第1の透過回折光とに分岐し前記基板表面
に第1方向から受けた第2波長の第2の光を前記直進方
向に反射させ前記基板の裏面に直進方向から受けた前記
第1波長の第3の光を前記直進方向に透過させ前記基板
裏面に前記第1方向から受けた前記第1波長の第4の光
を直進方向に透過させるホログラム光学素子と、前記ホ
ログラム光学素子の前記基板裏面に前記第3または第4
の光のいずれかを供給する半導体レーザーと、前記ホロ
グラム光学素子の前記基板表面の直進方向に生じた前記
第3または第4の光のいずれかを第1の光ファイバに光
学的に結合する送信信号光結合手段と、前記第2の光を
第2の光ファイバから前記ホログラム光学素子に結合す
る第2信号光結合手段とを備えている。
An optical module according to the present invention is provided with a first transmitted straight light and a first transmitted straight light which transmits the first light of a first wavelength received on the surface of a substrate from the straight direction in the straight direction. The first transmitted diffracted light which is diffracted and is reflected by the second light of the second wavelength received from the first direction on the surface of the substrate in the straight direction and received by the back surface of the substrate from the straight direction. A hologram optical element that transmits a third light of a wavelength in the straight traveling direction and transmits a fourth light of the first wavelength received from the first direction to the back surface of the substrate in the straight traveling direction; and the hologram optical element of the hologram optical element. On the back surface of the substrate, the third or fourth
And a semiconductor laser that supplies any of the light of (1) and a transmission that optically couples either of the third or fourth light generated in the straight traveling direction of the substrate surface of the hologram optical element to the first optical fiber. A signal light coupling means and a second signal light coupling means for coupling the second light from the second optical fiber to the hologram optical element are provided.

【0014】また、この光モジュールは、前記ホログラ
ム光学素子の基板裏面に生じた前記第1の透過直進光ま
たは透過回折光のいずれかを受けるフォトダイオードを
さらに備えることがある。
The optical module may further include a photodiode that receives either the first transmitted straight light or the transmitted diffracted light generated on the back surface of the substrate of the hologram optical element.

【0015】さらに、前記ホログラム光学素子の一つ
は、前記基板裏面に形成され前記第1波長の光を回折す
る回折格子と、前記基板表面に形成され前記第1波長の
光を透過するとともに前記第2波長の光を反射する干渉
膜フィルターと、前記回折格子と前記干渉膜フィルター
との間に形成され前記第1波長の光を集光するレンズと
を備えている。
Further, one of the hologram optical elements is a diffraction grating formed on the back surface of the substrate for diffracting the light of the first wavelength and a diffraction grating formed on the front surface of the substrate for transmitting the light of the first wavelength. An interference film filter that reflects light of the second wavelength and a lens that is formed between the diffraction grating and the interference film filter to collect the light of the first wavelength are provided.

【0016】[0016]

【作用】本発明の光モジュールでは、ホログラム光学素
子により、1.3μm帯の入出射光を透過光と回折光に
分岐・集光させる光スプリッターを構成する。上記ホロ
グラム光学素子内蔵のホログラム回折格子は厚さ数μm
で機能するためスプリッターを大幅に小型化できる。ま
たホログラム回折格子により分岐された光は、上記光学
素子の基板の一面に形成したマイクロレンズによりそれ
ぞれ別個の点に収束される。また上記基板の他面に形成
した干渉膜フィルターにより、1.55μm帯の信号光
をホログラム回折格子に入射する前に反射させ、上記2
つの光の合分波を行うことができる。
In the optical module of the present invention, the hologram optical element constitutes an optical splitter for splitting and condensing the 1.3 .mu.m band incoming and outgoing light into the transmitted light and the diffracted light. The hologram diffraction grating with a built-in hologram optical element has a thickness of several μm.
Since it works with, the splitter can be significantly downsized. The light branched by the hologram diffraction grating is converged on different points by microlenses formed on one surface of the substrate of the optical element. An interference film filter formed on the other surface of the substrate reflects the signal light in the 1.55 μm band before entering the hologram diffraction grating, and
It can combine and split two lights.

【0017】さらに半導体レーザーと受信用フォトダイ
オードを同一の支持台上に実装し、ホログラム光学素子
により透過・回折された光ビームをそれぞれに結合する
よう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。
Furthermore, the semiconductor laser and the receiving photodiode are mounted on the same support, and the optical beams transmitted and diffracted by the hologram optical element are arranged so as to be coupled to each other, whereby the optical connection distance between the elements is increased. It can be greatly shortened.

【0018】上記ホログラム光学素子は、大口径基板に
一括して作製し、これらを光ビーム径に合わせて切り出
して使用することができるため、量産に向いており低コ
スト化も容易である。
The hologram optical element can be manufactured in a batch on a large-diameter substrate and can be cut out according to the diameter of the light beam to be used. Therefore, the hologram optical element is suitable for mass production and cost reduction is easy.

【0019】さらに本発明の光モジュールでは、半導体
レーザーと受信用フォトダイオードの間隔、ホログラム
素子の回折角をあらかじめ一定に設定して置くことによ
り、これら光素子の結合をただ一度の光軸調整・固定で
行うことができ、大幅に調整工数を削減することができ
る。
Further, in the optical module of the present invention, the distance between the semiconductor laser and the receiving photodiode and the diffraction angle of the hologram element are set to be constant in advance, so that the coupling of these optical elements is adjusted only once. It can be fixed, and the man-hours for adjustment can be significantly reduced.

【0020】従って、この発明によれば非常に小型で低
コスト、量産性に富んだ送受信用光モジュールを得るこ
とができる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a transmission / reception optical module which is very small in size, low in cost, and excellent in mass productivity.

【0021】[0021]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
The present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の一実施例の縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention.

【0023】この光モジュールは、ホログラム光学素子
(HOE)11を半導体レーザー(LD)12およびP
INフォトダイオード(PD)13を支持する支持台1
4とコレメート及び集光用のコリメートレンズ20およ
び21との間に配置する。また1.3μm帯の受信信号
光および送信信号光の入出射用光ファイバ端末22及び
1.55μm帯の信号光6用の光ファイバ端末23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。
This optical module comprises a hologram optical element (HOE) 11, a semiconductor laser (LD) 12 and a P.
Support base 1 for supporting the IN photodiode (PD) 13
4 and the collimating and focusing collimating lenses 20 and 21. Further, the tips of the optical fiber terminal 22 for inputting / outputting the reception signal light and the transmission signal light in the 1.3 μm band and the optical fiber terminal 23 for the signal light 6 in the 1.55 μm band are 3 to 7 in order to reduce the reflected return light. Optically polished at an angle of °.

【0024】ここで、図1の光モジュールの動作を説明
する前に、重要な構成要素であるHOE11と、半導体
パッケージ25に実装されているLD12およびPD1
3とについて予め説明しておく。
Before explaining the operation of the optical module shown in FIG. 1, the HOE 11 which is an important component and the LD 12 and PD 1 mounted on the semiconductor package 25 are described.
3 will be described in advance.

【0025】図2は、実施例に用いたHOE11の斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view of the HOE 11 used in the embodiment.

【0026】HOE11は、基板11a上に形成された
ホログラム回折格子15と基板11aの裏面に形成され
たレンズ16と干渉膜フィルター17とを含む。
The HOE 11 includes a hologram diffraction grating 15 formed on the substrate 11a, a lens 16 formed on the back surface of the substrate 11a, and an interference film filter 17.

【0027】干渉膜フィルター17は、真空蒸着により
形成されたTiO2 とSiO2 の多層膜であり、30d
B以上のクロストークで1.3μm光を透過し、1.5
5μm光を反射する。また干渉膜フィルター17の形成
される基板11aの裏面はホログラム回折格子15の形
成される基板11aの表面に対しわずかに傾いた角度で
研磨されている。
The interference film filter 17 is a multilayer film of TiO 2 and SiO 2 formed by vacuum deposition, and has a thickness of 30d.
Crosstalk of B or more transmits 1.3 μm light,
Reflects 5 μm light. The back surface of the substrate 11a on which the interference film filter 17 is formed is polished at an angle slightly inclined with respect to the surface of the substrate 11a on which the hologram diffraction grating 15 is formed.

【0028】図3は、HOE11に形成されるホログラ
ム回折格子15の作用説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view of the operation of the hologram diffraction grating 15 formed on the HOE 11.

【0029】ホログラム回折格子15は、基板11a表
面に形成された一定の間隔Λの周期構造を持つ回折格子
であり、波長λのコヒーレントなレーザー光(入射光)
1が入射すると、直進する透過光2と回折光3に分離さ
れる。回折光3の方向θは(1)式を満足する。
The hologram diffraction grating 15 is a diffraction grating having a periodic structure formed on the surface of the substrate 11a and having a constant interval Λ, and is a coherent laser beam (incident light) having a wavelength λ.
When 1 is incident, it is separated into a transmitted light 2 that travels straight and a diffracted light 3. The direction θ of the diffracted light 3 satisfies the expression (1).

【0030】 Λsinθ=nλ (n=0、±1、±2、±3、…) ……(1) ここで+1次(n=+1)回折光に着目すると、その回
折角はθH =sin-1(λ/Λ)となる。従って、図1
におけるホログラム回折格子15とLD12との距離を
H とすると、LD12とPD13間の距離dを(2)
式とすることにより、透過光2をLD12と、+1次回
折光3をPD13と結合させることができる。
Λ sin θ = nλ (n = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ...) (1) Here, focusing on the + 1st order (n = + 1) diffracted light, the diffraction angle is θ H = sin. -1 (λ / Λ). Therefore, FIG.
Let l H be the distance between the hologram diffraction grating 15 and the LD 12 in, the distance d between the LD 12 and the PD 13 is (2)
By using the formula, the transmitted light 2 can be coupled to the LD 12 and the + 1st order diffracted light 3 can be coupled to the PD 13.

【0031】 d=lH ×tanθH ={λ2 /(Λ2 −λ2 )}1/2 ×lH ……(2) なお、このホログラム回折格子15は、これを光スプリ
ッターとして用いるときに低損失になるように、格子断
面形状を鋸歯状化し、不必要な高次回折光を低減させて
いる。即ち、回折角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とを一致させるブ
レーズ化の手法を用いている。この鋸歯状化の角度、す
なわちブレーズ角θB は(1)式とスネルの法則を表す
(3)式により求められる。
D = l H × tan θ H = {λ 2 / (Λ 2 −λ 2 )} 1/2 × l H (2) The hologram diffraction grating 15 is used as an optical splitter. The cross-sectional shape of the grating is formed into a sawtooth shape so that the loss is extremely low, and unnecessary high-order diffracted light is reduced. That is, a blazing method is used in which the diffraction angle θ H and the refraction angle obtained by Snell's law in the minute area of the sawtooth surface are matched. This saw-toothed angle, that is, the blaze angle θ B is obtained by the equation (1) and the equation (3) representing Snell's law.

【0032】 n1 sinθ1 =n2 sinθ2 ……(3) 以上よりブレーズ角θB を(4)式とすることにより+
1次以外の回折光を抑圧できる。
N 1 sin θ 1 = n 2 sin θ 2 (3) From the above, by setting the blaze angle θ B by the equation (4), +
Diffracted light other than the first order can be suppressed.

【0033】 tanθB =λ/{nΛ−(Λ2 −λ2 1/2 } ……(4) (但し(3),(4)式のnはホログラム基板の屈折
率)。
Tan θ B = λ / {nΛ− (Λ 2 −λ 2 ) 1/2 } (4) (where n in the formulas (3) and (4) is the refractive index of the hologram substrate).

【0034】このブレーズ化手法により、図2のホログ
ラム光学素子11を透過光通過損失4dB、+1次回折
光透過損失4dBという非常に低損失なホログラム回折
格子型スプリッターとすることができた。
By this blazing method, the hologram optical element 11 shown in FIG. 2 can be used as a hologram diffraction grating splitter having a very low loss of transmitted light transmission loss of 4 dB and + 1st order diffracted light transmission loss of 4 dB.

【0035】なお、上述のホログラム回折格子15の作
製は、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、フォ
トリソグラフィーの手法によりガラスなどの基板11a
に作製する方法、前記手法により金型を作り樹脂等の可
塑性の材料を注入して転写する方法などがあり、非常に
低コストで量産することができる。
The hologram diffraction grating 15 described above can be produced by a method other than the usual interference exposure method, such that a photomask is produced by calculating an interference fringe pattern by a computer, and a substrate 11a such as glass is formed by a photolithography technique.
And a method of forming a mold by the above-mentioned method and injecting a plastic material such as a resin for transfer, and it is possible to mass-produce at a very low cost.

【0036】図4は、図2に示したレンズ16の作製手
順の一つ,即ちイオン交換法で作製する手順を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing one of the steps for producing the lens 16 shown in FIG. 2, that is, the procedure for producing the lens 16 by the ion exchange method.

【0037】はじめに基板11a上にレンズ16の径よ
りも小さい開口を持つメタルマスク42を設ける
((a)図)。この基板11aをカリウム等のアルカリ
溶液43中に浸漬すると、基板11a中にカリウムイオ
ンがイオン交換された部分(イオン交換部)44の屈折
率が増加し((b)図)、半球状の分布屈折率を有する
平凸レンズ45が形成される。レンズ45の焦点距離は
イオン交換量を制御することにより変えることができ
る。この平凸レンズ45がホログラム光学素子11中の
レンズ16とされる。
First, a metal mask 42 having an opening smaller than the diameter of the lens 16 is provided on the substrate 11a (Fig. (A)). When this substrate 11a is dipped in an alkaline solution 43 such as potassium, the refractive index of a portion (ion exchange portion) 44 in which potassium ions are ion-exchanged in the substrate 11a is increased (Fig. (B)), resulting in a hemispherical distribution. A plano-convex lens 45 having a refractive index is formed. The focal length of the lens 45 can be changed by controlling the amount of ion exchange. The plano-convex lens 45 serves as the lens 16 in the hologram optical element 11.

【0038】図5は半導体パッケージ25中のLD12
及びPD13の実装構造の一例を示す斜視図である。
FIG. 5 shows the LD 12 in the semiconductor package 25.
3 is a perspective view showing an example of a mounting structure of PD 13 and PD 13. FIG.

【0039】LD12は自身のチップ端面61から送信
光67を出射するため支持台14の上面に固定され、P
D13は受信光68を受ける受光面62が自身のチップ
表面にあるため支持台14の側面に固定される。クロス
トークを防ぐため、LD12とPD13との間は電気的
に絶縁されている。なお、LD12とPD13の中心間
隔は(2)式で求められる間隔dに設定する。
The LD 12 is fixed to the upper surface of the support 14 for emitting the transmission light 67 from the chip end surface 61 of the LD 12, and
D13 is fixed to the side surface of the support 14 because the light receiving surface 62 for receiving the received light 68 is on the chip surface of itself. In order to prevent crosstalk, the LD 12 and the PD 13 are electrically insulated. The center distance between the LD 12 and the PD 13 is set to the distance d calculated by the equation (2).

【0040】さて、図1において、入力電気信号により
LD12で変調された1.3μm帯の送信信号光のう
ち、レンズ16によりコリメートされホログラム回折格
子15で回折され直進透過した光が、コリメートレンズ
20により集光され、光ファイバ端末22から光ファイ
バ18に入射し、さらに伝送路に送られる。逆に、伝送
路から上記経路を逆進してHOE11に届いた1.3μ
m帯受信信号光のうち、ホログラム回折格子15で図3
におけるθH 方向に回折された光がPD13に入射し、
このPD13により出力電気信号に変換される。
In FIG. 1, of the 1.3 μm band transmission signal light modulated by the LD 12 by the input electric signal, the light collimated by the lens 16, diffracted by the hologram diffraction grating 15 and transmitted straight through is collimated lens 20. Is collected by the optical fiber 18, enters the optical fiber 18 from the optical fiber terminal 22, and is further sent to the transmission path. On the contrary, 1.3μ that went backward from the transmission path and reached the HOE 11
Of the m-band received signal light, the hologram diffraction grating 15 is used to generate the signal shown in FIG.
The light diffracted in the θ H direction at is incident on the PD 13,
The PD 13 converts the output electric signal.

【0041】なお、上記受信信号光のうち透過光2がL
D12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、LD12の出力光に比べ微弱な
こと、及び光加入者系の伝送速度は高々100Mb/s
であるため、この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。
The transmitted light 2 of the received signal light is L
It also enters D12. However, the received signal light is greatly attenuated in the transmission line and is weaker than the output light of the LD 12, and the transmission speed of the optical subscriber system is 100 Mb / s at most.
Therefore, the influence of the incidence of the received signal light on the modulation characteristics of the LD 12 can be ignored.

【0042】また光ファイバ19から光ファイバ端末お
よびコリメートレンズ21を経てHOE11に入射した
1.55μm帯の信号光6は、図2に示した干渉膜フィ
ルター17で反射し、半導体レーザー12からの送信信
号光と合波され、さらに光ファイバ18に入射し、伝送
路に送られる。この逆方向から伝送されてきた1.55
μm帯の受信信号光は、上述の経路を逆進する。
The 1.55 μm band signal light 6 incident on the HOE 11 from the optical fiber 19 through the optical fiber terminal and the collimating lens 21 is reflected by the interference film filter 17 shown in FIG. 2 and transmitted from the semiconductor laser 12. The signal light is combined with the signal light, further incident on the optical fiber 18, and sent to the transmission path. 1.55 transmitted from this reverse direction
The received signal light in the μm band travels backward through the above path.

【0043】ここで、1.3μm帯の送受信光を分岐す
るホログラム回折格子15の損失は、光ファイバ18へ
送信する場合には、回折されず透過する光の割合で決ま
る。また受信の場合は、上記θH 方向に回折される+1
次回折光の割合で決定される。従って、この実施例で使
用したホログラム回折格子型の光スプリッターは、低損
失化のために図3を参照して詳述したように不必要な高
次回折光を低減することが重要である。
Here, the loss of the hologram diffraction grating 15 that splits the 1.3 μm band transmitted / received light is determined by the ratio of the light that is transmitted without being diffracted when transmitting to the optical fiber 18. In the case of reception, it is diffracted in the θ H direction +1.
It is determined by the proportion of second-order diffracted light. Therefore, it is important for the hologram diffraction grating type optical splitter used in this embodiment to reduce unnecessary higher order diffracted light as described in detail with reference to FIG.

【0044】また、上記ホログラム回折格子15は、
(1)式に示したように回折角θH が波長依存性を持つ
ため、受信信号光の波長が変動すると、PD13に結合
する+1次回折光も変動する。しかしPD13の受光面
62は直径が100μm程度あるため、この回折光の波
長依存性を問題にしない。同様に、LD12とPD13
の中心間隔dの実装誤差もこの受光径により吸収するこ
とができる。
Further, the hologram diffraction grating 15 is
Since the diffraction angle θ H has wavelength dependency as shown in the equation (1), when the wavelength of the received signal light changes, the + 1st order diffracted light coupled to the PD 13 also changes. However, since the light receiving surface 62 of the PD 13 has a diameter of about 100 μm, the wavelength dependence of this diffracted light does not matter. Similarly, LD12 and PD13
The mounting error of the center distance d can also be absorbed by this light receiving diameter.

【0045】なお、実施例においては、LD12をホロ
グラム回折格子15の透過光2側に配置したが、LD1
2を回折格子15の+1次回折光3と結合し、PD13
を透過光2と結合する配置としても同様の効果が得られ
る。
Although the LD 12 is arranged on the side of the transmitted light 2 of the hologram diffraction grating 15 in the embodiment, the LD 1
2 is combined with the + 1st order diffracted light 3 of the diffraction grating 15,
The same effect can be obtained by arranging the light beam with the transmitted light 2.

【0046】上述のとおり、本発明の光モジュールは、
双方向伝送を行うためのWDMカップラー、スプリッタ
ー及び結合光学系を大幅に小型化できており、従来のL
Dモジュール単体と同等のサイズで送受信用光モジュー
ルを実現することができる。
As described above, the optical module of the present invention is
The WDM coupler, splitter, and coupling optics for bidirectional transmission have been significantly downsized, and the conventional L
An optical module for transmission and reception can be realized with a size equivalent to that of a single D module.

【0047】なお、ホログラム光学素子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従
来に比べ大幅に低コスト化することができる。
The hologram optical element 11 can be mass-produced by a batch process using an inexpensive material by a photolithography method or a transfer method using a mold, and the cost can be significantly reduced as compared with the conventional one.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、二つの信
号光を波長多重する波長多重分合波器を回折格子,レン
ズおよび干渉フィルターを備えるホログラム光学素子で
構成し、この分合波器と半導体レーザーとフォトダイオ
ードと信号光入出射用光ファイバーとを一体化構成して
いるので、従来の個別部品の組合せによる光モジュール
に比べ、大幅な小型化,低コスト化および量産性に優
れ、しかも波長多重機能が付加された同一波長双方向伝
送に用いられる送受信用の光モジュールを実現できる効
果がある。
As described above, according to the present invention, a wavelength division multiplexer / demultiplexer for wavelength-division multiplexing two signal lights is configured by a hologram optical element having a diffraction grating, a lens and an interference filter. Since a semiconductor laser, a photodiode, and a signal light input / output optical fiber are integrally configured, compared to the conventional optical module with a combination of individual components, the size is significantly reduced, the cost is reduced, and the mass productivity is excellent. There is an effect that it is possible to realize an optical module for transmission and reception, which is used for bidirectional transmission of the same wavelength and has a wavelength multiplexing function.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】実施例で用いたホログラム光学素子11の斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view of a hologram optical element 11 used in an example.

【図3】ホログラム回折格子15の作用説明図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the hologram diffraction grating 15.

【図4】レンズ16の作製手順を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing procedure of the lens 16.

【図5】この実施例で用いた半導体レーザー12とフォ
トダイオード13の実装構造の一例を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a mounting structure of a semiconductor laser 12 and a photodiode 13 used in this embodiment.

【図6】従来の送受信用光モジュールの構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional transmitting / receiving optical module.

【符号の説明】 1 入射光 2 透過光 3 回折光 4 送信信号光 5 受信信号光 6 信号光 11 ホログラム光学素子 11a 基板 12 半導体レーザー 13 フォトダイオード 14 支持台 15 ホログラム回折格子 16 レンズ 17 干渉膜フィルター 18,19 光ファイバ 20,21 コリメートレンズ 22 光ファイバ端末 23 光ファイバ端末 24 パッケージ 25 半導体パッケージ 41 レンズ基板 42 メタルマスク 43 アルカリ溶液 44 イオン交換部 45 平凸レンズ 61 チップ端面 62 受光面 63,64 ボンディングパッド 65,66 ボンディングワイヤ 67 送信光 68 受信光 71 半導体レーザーモジュール 72 フォトダイオードモジュール 73 3dBスプリッター 74 WDMカップラー[Explanation of Codes] 1 incident light 2 transmitted light 3 diffracted light 4 transmitted signal light 5 received signal light 6 signal light 11 hologram optical element 11a substrate 12 semiconductor laser 13 photodiode 14 support 15 hologram diffraction grating 16 lens 17 interference film filter 18, 19 Optical fiber 20, 21 Collimating lens 22 Optical fiber terminal 23 Optical fiber terminal 24 Package 25 Semiconductor package 41 Lens substrate 42 Metal mask 43 Alkaline solution 44 Ion exchange part 45 Plano-convex lens 61 Chip end surface 62 Light receiving surface 63, 64 Bonding pad 65,66 Bonding wire 67 Transmitted light 68 Received light 71 Semiconductor laser module 72 Photodiode module 73 3dB splitter 74 WDM coupler

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板の表面に直進方向から受けた第1波
長の第1の光を直進方向に透過する第1の透過直進光と
第1方向に回折する第1の透過回折光とに分岐し前記基
板表面に第1方向から受けた第2波長の第2の光を前記
直進方向に反射させ前記基板の裏面に直進方向から受け
た前記第1波長の第3の光を前記直進方向に透過させ前
記基板裏面に前記第1方向から受けた前記第1波長の第
4の光を直進方向に透過させるホログラム光学素子と、
前記ホログラム光学素子の前記基板裏面に前記第3また
は第4の光のいずれかを供給する半導体レーザーと、前
記ホログラム光学素子の前記基板表面の直進方向に生じ
た前記第3または第4の光のいずれかを第1の光ファイ
バに光学的に結合する送信信号光結合手段と、前記第2
の光を第2の光ファイバから前記ホログラム光学素子に
結合する第2信号光結合手段とを備えることを特徴とす
る光モジュール。
1. The first light of the first wavelength received on the surface of the substrate from the straight traveling direction is branched into a first transmitted straight traveling light that transmits in the straight traveling direction and a first transmitted diffracted light that diffracts in the first direction. Then, the second light of the second wavelength received from the first direction on the front surface of the substrate is reflected in the straight traveling direction, and the third light of the first wavelength received from the straight traveling direction is received on the back surface of the substrate in the straight traveling direction. A hologram optical element that transmits the fourth light of the first wavelength received from the first direction on the back surface of the substrate in the straight direction;
A semiconductor laser for supplying either the third or fourth light to the back surface of the substrate of the hologram optical element, and the third or fourth light generated in the straight traveling direction of the front surface of the substrate of the hologram optical element. Transmission signal light coupling means for optically coupling either one to the first optical fiber;
Optical signal from a second optical fiber to the hologram optical element.
【請求項2】 前記ホログラム光学素子が、前記基板裏
面に形成され前記第1波長の光を回折する回折格子と、
前記基板表面に形成され前記第1波長の光を透過すると
ともに前記第2波長の光を反射する干渉膜フィルター
と、前記回折格子と前記干渉膜フィルターとの間に形成
され前記第1波長の光を集光するレンズとを備えること
を特徴とする請求項1記載の光モジュール。
2. The diffraction grating, wherein the hologram optical element is formed on the back surface of the substrate and diffracts the light of the first wavelength,
An interference film filter which is formed on the surface of the substrate and transmits the light of the first wavelength and reflects the light of the second wavelength, and the light of the first wavelength formed between the diffraction grating and the interference film filter. The optical module according to claim 1, further comprising a lens for condensing light.
【請求項3】 前記光モジュールが、前記ホログラム光
学素子の基板裏面に生じた前記第1の透過直進光または
透過回折光のいずれかを受けるフォトダイオードをさら
に備えることを特徴とする請求項1記載の光モジュー
ル。
3. The optical module further comprises a photodiode that receives either the first transmitted straight light or the transmitted diffracted light generated on the back surface of the substrate of the hologram optical element. Optical module.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10126002A (en) * 1996-10-23 1998-05-15 Matsushita Electron Corp Optical transmission module
JPH11503279A (en) * 1995-03-31 1999-03-23 ザ ウィタカー コーポレーション Inline two-way optical link
US6563983B2 (en) * 2001-03-02 2003-05-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Laser diode module
JP6223650B1 (en) * 2017-02-13 2017-11-01 三菱電機株式会社 Laser oscillator
CN113917633A (en) * 2021-10-28 2022-01-11 四川光恒通信技术有限公司 Novel double-transmitting double-receiving single-fiber four-way optical device and packaging process thereof

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11503279A (en) * 1995-03-31 1999-03-23 ザ ウィタカー コーポレーション Inline two-way optical link
JPH10126002A (en) * 1996-10-23 1998-05-15 Matsushita Electron Corp Optical transmission module
US6563983B2 (en) * 2001-03-02 2003-05-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Laser diode module
JP6223650B1 (en) * 2017-02-13 2017-11-01 三菱電機株式会社 Laser oscillator
US10840670B2 (en) 2017-02-13 2020-11-17 Mitsubishi Electric Corporation Laser oscillator
CN113917633A (en) * 2021-10-28 2022-01-11 四川光恒通信技术有限公司 Novel double-transmitting double-receiving single-fiber four-way optical device and packaging process thereof

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