JPH0675137A - 光伝送モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ファイバの途中に波長選択的、空間的に光入
出力を可能ならしめる機構を設けることにより、小型で
量産性に適した光伝送モジュールを提供する。 【構成】光ファイバと結合し、光ファイバを介して光を
伝送する光伝送モジュールにおいて、光ファイバに設け
られ、該光ファイバを伝搬する光を該光ファイバの伝搬
軸と異なる方向に出射する出射手段と、光ファイバに設
けられ、該光ファイバを伝搬する光を、該光ファイバの
伝搬軸と異なる方向から入射する入射手段とのうち少な
くとも１有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種光伝送分野におい
て用いられる光伝送モジュールおよびその方式に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバを伝送路として用いた光通信
は、幹線系通信はもとより、ファクトリーオートメーシ
ョン(FA)、オフィスオートメーション(OA)、構内通信網
(LAN)、CATVシステム、無線アナログ伝送システム、ま
たは、装置間を多芯の光ファイバでつなぐ光インタコネ
クトシステム等への適用が進められている。更に、近
年、将来の広帯域サービスを狙ったB-ISDNサービス（Br
oadband - Integrated Services Digital Network）を
各家庭まで提供するために、光加入者網の低コスト化が
最重要課題として検討されている。

【０００３】これらの光通信システムにおいて、システ
ムコストの低減、サービスの拡張、経済的保守管理シス
テムを実現するためには、いくつかの異なる波長を1本
の光ファイバで双方向伝送する技術が必要である。従っ
て、これらのシステムに用いられる光モジュールとして
は、OE/EO機能のほかに、いくつかの異なる波長を合
波、分波する機能を有し、低価格、小型であることが必
要である。

【０００４】従来の双方向光モジュールのなかで光合
波、分波に干渉膜フィルタを、光結合系にレンズによる
集束光学系を用い発受光素子と一体化したモジュールの
代表的な例として、特開昭61-150533号公報に記載され
ているタイプがある。また、最近の代表的なものとし
て、「'91年電子情報通信学会秋季大会C-157、THIRD IE
EEWORKSHOP ON LOCAL OPTICAL NETWORKS：光加入者ワー
クショップ」に記載されているように、光合波、分波に
石英ガラス導波路を用い、発受光素子をハイブリッド実
装したタイプが検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭61-150533
号公報に記載されている従来技術では、発光素子からの
光(あるいは、伝送路ファイバからの光)がレンズ系、干
渉膜フィルタ等の光学的部品を経由してファイバ(ある
いは受光素子)に結合するため個々の部品を高精度に光
軸合わせする必要があり、組立て工程が複雑である。ま
た、光の伝送媒体が空間のため、おのずとレンズ等の集
束光学系が必要となり、小型化に課題がある。また、発
光素子からの光が受光素子に漏れ込む可能性があり、漏
話光を除去するために何らかの手段が必要である。

【０００６】また、上記「'91年電子情報通信学会秋季
大会C-157」に記載されている従来技術では、干渉膜フ
ィルタのかわりに、光回路の集積化の容易な石英ガラス
導波路タイプの方向性結合器を導入したものである。導
波路タイプは光回路の集積化には適しているが下記の点
で不具合がある。即ち、発光素子および受光素子のハイ
ブリッド実装を行うと、発光素子、受光素子の実装スペ
ースが必要なため、導波路間隔を一定の間隔以上にする
必要があり、導波路素子の小型化、量産効果による低価
格化に課題がある。発光素子を導波路に結合させるため
にはレンズ等の集束光学系との高精度な光軸調整が必要
であり、さらに、光ファイバと導波路の光軸調整も必要
なため組立方法に課題がある。また、導波路のクラッド
モードによる迷光が受光素子へ漏れ込むためこれを阻止
するための何らかの手段が必要である。

【０００７】さらに、上記従来技術では、光モジュール
に電気回路などの機能を追加するために受信回路、送信
回路などの回路基板を実装する際に、上記構成ではこれ
ら回路基板と光学部品の実装は、別々に行う必要があ
り、実装密度の高密度化に限界があり、実装の自動化を
容易に行うことが課題である。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
小型で低漏話なモジュールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のモジュールでは下記に示す特徴を備えてい
る。

【００１０】光ファイバと結合し、光ファイバを介して
光を伝送する光伝送モジュールにおいて、光ファイバに
設けられ、該光ファイバを伝搬する光を該光ファイバの
伝搬軸と異なる方向に出射する出射手段と、光ファイバ
に設けられ、該光ファイバを伝搬する光を、該光ファイ
バの伝搬軸と異なる方向から入射する入射手段とのうち
少なくとも１有する。前記出射手段もしくは前記入射手
段は、該光ファイバに、該光ファイバの伝搬軸と角度を
有して切断した切断面を有し、波長により反射率が異な
るフィルタを前記切断面に備えることができる。

【００１１】前記入射手段がある場合には該入射手段に
対応させて前記発光素子を備え、前記出射手段がある場
合には該出射手段に対応させて受光素子を備える。

【００１２】また、回路基板をさらに有し、該回路基板
は、少なくとも１部に光学的な透明窓を備えて、前記入
射手段がある場合には該透明窓を介して前記入射手段と
前記発光素子とを対向させ、前記出射手段がある場合に
は該透明窓を介して前記出射手段と前記受光素子とを対
向させて配置することができる。前記回路基板は、前記
透明窓に、厚さ方向に平行な伝搬軸を持つフェースプレ
ートをはめこむ。

【００１３】もしくは、回路基板をさらに有し、該回路
基板は、厚さ方向に平行な伝搬軸を持つフェースプレー
トで構成され、前記入射手段がある場合には該フェース
プレートを介して前記入射手段と前記発光素子とを対向
させ、前記出射手段がある場合には該フェースプレート
を介して前記出射手段と前記受光素子とを対向させて配
置することができる。

【００１４】前記出射手段もしくは前記入射手段の切断
面は、前記光ファイバの伝搬軸に対して45度の角度を有
することができる。

【００１５】前記フィルタは、多層膜干渉フィルタによ
り形成する。また、前記フェースプレートは、発光素子
と、受光素子と、送受信回路部品とのうち少なくとも１
の部品を配置する面側を樹脂封止される。前記樹脂封止
した部品上に設けられ、放熱用の放熱フィンをさらに有
するようにしてもよい。

【００１６】前記光ファイバを固定するファイバブロッ
クをさらに有することができる。前記ファイバブロック
は、光学的な透明窓を備えて発光素子および受光素子を
配置する回路基板と、リードピンとを備えることができ
る。前記ファイバブロックは、母材料として、熱膨張係
数および研磨性がファイバ材料と同程度の材料を用い
る。

【００１７】また、前記出射手段もしくは前記入射手段
は、前記光ファイバのファイバクラッドの一部を面とし
て得られる、光ファイバの軸方向に平行な平面を備え、
該平面を研磨し、該平面にファイバ軸に垂直な光学的コ
ルゲーションを施すようにしてもよい。もしくは、前記
出射手段もしくは前記入射手段は、前記光ファイバのフ
ァイバクラッドの一部を面として得られる、光ファイバ
の軸方向に平行な平面を備え、該平面を研磨し、該平面
に光学的ホログラムを形成することができる。

【００１８】また、前記ファイバブロックは、前記光フ
ァイバを複数有し、該光ファイバのそれぞれに対応させ
て、発光素子および／または受光素子をさらに備える。

【００１９】さらに、上記光伝送モジュールと、電気信
号を入力し、入力した電気信号にしたがって前記発光素
子を駆動させる光源駆動回路と、前記受光素子からの電
気信号を増幅する受信増幅回路とを有することにより、
光送受信回路を構成できる。また、前記受光素子で受光
した受光電力と、所定の受光電力の基準レベルとを比較
し電力の差を出力する比較回路と、該比較回路の出力信
号に基づいて送信電力制御信号を出力する変調回路と、
該送信電力制御信号と前記光源駆動回路からの駆動信号
とを重畳し前記光源駆動回路に入力する重畳回路とをさ
らに有してもよい。

【００２０】また、前記光送受信回路を対向して有し、
該光送受信回路は、光ファイバを介して対向する光送受
信回路と送受信し、該対向する光送受信回路がそれぞれ
有する各発光素子の発光する光の波長を異ならせるよう
にしてもよい。

【００２１】

【作用】本発明では、光ファイバ途中に波長選択的入出
力機構を設けることで、小型で低漏話な双方向モジュー
ルとして機能する。また、光ファイバ軸と平行に回路実
装面を形成し、光ファイバと回路実装面を密着し、ある
いはファイバと回路実装面との間にフェイスプレートを
設け、さらに面付け実装部品を多用することにより、実
装密度が高く、実装が容易な双方向モジュールとして機
能する。

【００２２】また、光ファイバと支持部を一体化したフ
ァイバブロックを研磨、加工後、フィルタを形成し、こ
れを無調整で固定することにより、光軸調整の容易にな
り小型で、低価格なモジュールとして機能する。

【００２３】また、上記ファイバブロックの上面を光フ
ァイバクラッドの途中まで研磨後光学的コルゲーション
あるいはホログラムが形成された光ピックアップを密着
固定することで波長選択的入出力機構を設けることで、
小型で光軸調整の容易な双方向モジュールとして機能す
る。

【００２４】前記光伝送モジュールの製造方法として
は、光ファイバの少なくとも一部に該光ファイバと一体
化したブロックを形成し、該ブロックとともに光ファイ
バを該光ファイバの伝搬軸と角度を有して切断し、該切
断面を研磨し、少なくともどちらかの切断研磨面に、反
射率に波長選択性のあるフィルタを形成し、両切断研磨
面を切断前の同位置に光学的に貼り合わせる。回路基板
を用意し、該回路基板に光学的な透明窓をあけ、該回路
基板の一方面に該光ファイバブロックを、前記フィルタ
の所定の波長の光の反射方向に該透明窓が位置するよう
に装着し、該透明窓を介して発光素子および／または受
光素子を配置する。

【００２５】また、他の製造方法としては、光ファイバ
の少なくとも一部に該光ファイバと一体化したブロック
を形成し、該ブロックとともに光ファイバの途中と先端
とを該光ファイバの伝搬軸と角度を有して切断し、該切
断面を研磨し、該切断研磨面に、反射率に波長選択性の
あるフィルタを形成し、両切断研磨面を切断前の同位置
に光学的に貼り合わせ、該光ファイバブロック上に回路
基板を装着し、該回路基板前記フィルタの所定の波長の
光の反射方向に光学的な透明窓をあけ、光ファイバの途
中の切断面に該透明窓を介して受光素子を対向させ、光
ファイバの先端の切断面に該透明窓を介して発光素子を
対向させて配置する。

【００２６】もしくは、熱膨張係数および研磨性がファ
イバ材料と同程度の材料で形成されたファイバブロック
に、ファイバを固定するための溝を有し、該溝にファイ
バを設置し、光学的透明接着剤にて光ファイバを充填固
定し、ファイバクラッドのあらかじめ決められた位置ま
で該ファイバブロックの上面を研磨し、該ファイバブロ
ックの上面に偏向素子を設け、少なくとも一部に透明窓
を有する回路基板を該支持体表面に装着し、前記透明窓
を介して発光素子または受光素子を搭載するようにして
もよい。

【００２７】また、フェルールにファイバを挿入固定
し、該フェルールを切断研磨し、一方の切断研磨面に干
渉膜フィルタを蒸着し、他方のフェルールと共にスリー
ブに挿入して接着固定し、ファイバ素線外周もしくはフ
ァイバクラッド途中まで研磨し、他の支持体表面に埋設
固定し、前記支持体表面に偏向素子を設け、少なくとも
一部に透明窓を有する回路基板を該支持体表面に装着
し、前記透明窓を介して発光素子または受光素子を搭載
してもよい。

【００２８】

【実施例】図１から図１１に本発明の第１の実施例にお
けるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波長
分割多重）ブロックの斜視図を示す。

【００２９】本実施例は、支持体表面に埋設させたピッ
グテールファイバの途中に、合分波・分岐結合など、所
要の機能に応じた干渉膜フィルタを斜めに挿入し（好ま
しくは４５°）、伝送路からの光信号のうち、受光成分
のみを反射によってファイバ直角方向に出射せしめて受
光する一方、上記ピッグテールファイバの終端部より、
上記フィルタを透過する波長を設定した送信光を入射せ
しめる形態をとっている。

【００３０】まず、図１に示すように、ピッグテールフ
ァイバ４０１の芯線４０１-1を剥き出し、ファイバ搭載
ブロック４０２とファイバ押さえ蓋４００によって、図
２に示すように、サンドイッチする。この場合、ピッグ
テールファイバ４０１の扱いを容易ならしめるため、ピ
ッグテールの根元４０１-3に一部曲げを与え、出口がフ
ァイバ端部４０１-2よりも下がった位置に来るようにし
ている。次いで、図３に示すように、ファイバ押さえ蓋
４００の上からファイバクラッドすれすれ、もしくはク
ラッド厚の半分近くまで研磨を施す。さらに、ファイバ
端面を含むブロック面４０２-1も研磨する。これによ
り、ピッグテール芯線４０１-1が表面近くに固定された
ファイバブロック４０４が得られる。次に、同ブロック
４０４を図４における４０５に示すごとく、上表面に対
して４５°にてカット研磨し、どちらか一方の研磨面
（ピッグテールファイバ４０１の繋がっていない図５に
おける４０２のブロックのほうが加工上好都合である）
に、干渉膜フィルタ４０６を蒸着し、図６に示すよう
に、元通り貼り合わせて固定する。４０７は干渉膜フィ
ルタの貼りあわせ部である。この場合、左右のファイバ
４０１-1は、光学的損失がないように注意する。干渉膜
フィルタは、高屈折率／低屈折率の有伝隊を交互に多層
形成したものである。

【００３１】このようにして、出射手段もしくは入射手
段を形成する。すなわち、出射手段もしくは入射手段
は、光ファイバ上に、該光ファイバの伝搬軸と角度を有
して切断した切断面を有し、予め定めた１の波長の光を
反射し、他の波長の光を透過させて該光ファイバに伝搬
させるフィルタを前記切断面に備える。これにより、出
射手段は、該光ファイバを伝搬する光を該光ファイバの
伝搬軸と異なる方向に出射し、入射手段は、該光ファイ
バを伝搬する光を、該光ファイバの伝搬軸と異なる方向
から入射する。

【００３２】次いで、図７に示すように、ブロック４０
２両面に基板実装のためのリードピン４０８を装着し、
これをＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing：波
長分割多重）ブロックという。同ブロックにより、ピッ
グテールファイバ４０１から受光されるべき波長成分
は、干渉膜フィルタ４０６によってブロック上方に反射
し、一方、ファイバ４０１に投入されるべき波長成分
は、ピッグテールファイバ終端部４０１-2より投入し、
同フィルタを伝送路側に透過させることができる。

【００３３】一方、図８に示すように、ＦＰＣ（フレク
シブルプリンテッドサーキットボード）４１０上に、フ
ォトダイオード４０９-1、伝送回路用ＩＣ４０９-2およ
び部品４０９-3などの光電素子部材４０９をフェースダ
ウン実装し、ＦＰＣユニット４１２とする。この場合、
フォトダイオード４０９-1は、受光面がＦＰＣ４１０側
となるよう、フェースダウン実装する。上記フォトダイ
オード４０９-1の受光面に相対するＦＰＣ４１０の部分
には、ＰＤ受光用孔４１１を設けるなど、光学的透明性
を持たせることとする。

【００３４】つぎに、図９に示すように、ＦＰＣユニッ
ト４１２を前記ＷＤＭブロック上に搭載固定する。その
際、干渉膜フィルタ４０６による反射光は、ＦＰＣ４１
０を介して受光素子に当たるよう位置調整される。また
ＦＰＣ４１０とＷＤＭブロック間の接着剤の屈折率は、
ファイバクラッドが研磨されている場合、ファイバ４０
１中の伝播損失の増大を防ぐために、ファイバクラッド
の屈折率と同程度とすることが望ましい。これをＷＤＭ
Ｏ／Ｅブロック４１３と称する。

【００３５】さらに、別途、図１０に示すごとく、集光
レンズ４１４-1、レーザダイオード４１４-2、モニタフ
ォトダイオード４１４-3などの光素子４１４を実装した
Ｅ／Ｏブロック４１６を作成する。

【００３６】最後に、図１１に示すように、上記ＷＤＭ
Ｏ／ＥブロックとＥ／Ｏブロック４１６を光学的かつ
機械的に合体し、図１２のように、気密封止して、ＷＤ
Ｍ光伝送モジュール４１８とする。

【００３７】本実施例の光伝送モジュールでは、受信光
を反射によってファイバから垂直に取り出し、送信光は
ファイバ終端面から投入する形式をとっているが、発受
光系をすべて平面実装するためには、図３１に示すよう
に、前述の干渉膜フィルタに加えて、ファイバ端部もし
くは他の一部を上表面に対して４５°にてカット研磨
し、反射フィルタを蒸着しておく。これにより、発光素
子から発光された送信光を垂直に反射させて送信するこ
とができる。

【００３８】本実施例によれば、下記の特長を得ること
ができる。第１に、発受光素子が上記ブロックの上面お
よび側面に実装されることにより、送信／受信間の光学
的なアイソレーションが容易に確保されることから、光
学的な漏話対策が不要である。 第２に、光電回路の一
体構成が可能であることから、光伝送に要する光電回路
機能の多くを、もしくは全部をコンパクトに纏めること
ができる。

【００３９】第３にモジュール内のファイバ間に干渉膜
フィルタを介在させるためには、通常、多軸の位置合わ
せ操作を要するが、本実施例では、ファイバ搭載ブロッ
クの４５°面同志の貼りあわせになることから、調整操
作が簡単化される。

【００４０】第４に、本モジュールは、基本的に、ＷＤ
ＭブロックとＦＰＣユニットとＥ／Ｏブロックの３点構
成になっており、それぞれの調整合体に大きな困難がな
いことから、それぞれを並行した別工程で製作すること
ができる。これは全体工程上、有利な点である。

【００４１】第５に、本実施例は、並列多重構成に適し
ている。すなわち、ファイバと光送受信系を並列構成に
しても、ＷＤＭのための干渉膜フィルタ蒸着工程など
を、図１３のように、一括共通化することができる。こ
れは前記公知例では望み得ない特長である。

【００４２】また、本実施例においては、光ファイバの
切断を上表面に対して４５°にてカットしているが、光
ファイバ上に、該光ファイバの伝搬軸と角度を有して切
断してもよい。４５°にてカットする場合には、光の出
射方向を伝搬軸と垂直にすることができる。

【００４３】つぎに、第２の実施例について説明する。

【００４４】本実施例では、光結合の手段として光軸調
整の容易なフェイスプレートを用いている。はじめに、
フェイスプレートの光導波原理と導波特性について説明
する。フェイスプレートを発光素子、受光素子の結合光
学系に用いた例は、特開昭60-252308、特開昭61-2751
3、特開昭61-28912に詳細に記載されている。該従来技
術には、インコヒーレントなLED光源と多モードファイ
バとの結合について光線近似で説明されている。本実施
例では、単一モード光ファイバからの光ビームの伝搬特
性が重要なポイントとなるのであらたに波動光学的評価
が必要となる。図１４(a)に、フェイスプレートの断面
構造を図１４(b)屈折率プロファイルを示す。フェイス
プレートは、多数のコアを有する光ファイバであり、コ
アの屈折率n1、クラッドの屈折率n2とすると、n1,n2の
周期的な構造で近似できる。このような構造は、2次元
結晶格子と類似した構造であり周期的境界条件を満たす
波数Kのブロッホ波の伝搬が考えられる。Kがブラッグの
条件を満たす場合は、波数Kが純虚数となるのでブロッ
ホ波がエバネッセンス波となり、ブロッホ波の閉じ込め
が起こる。これと同様の考え方をフェイスプレートの光
導波原理に適用することができる。以下、議論を簡単に
するためフェイスプレートを周期的構造を持つ2次元ス
ラブ導波路で近似する。図１５は、コア励振の場合のフ
ェイスプレートの計算モデルを示し、図１６は、クラッ
ド励振の場合のフェイスプレートの計算モデルを示す。
光の閉じ込め条件は、屈折率n1領域のコア長a、屈折率n
2領域のコア長bとすると以下に示すようになる。

【００４５】

【数１】n1×a=n2×b=(π/2)×kx 上記場合に閉じ込めが起こり得る。ここで、kxは伝搬光
のx軸方向(図１５に示す縦方向)の波数である。一般にz
軸方向(図１５に示す横方向)を伝搬する有限スポット径
の光ビームは、様々な波数kxを持つ平面波の重ね合わせ
で表されるため上記条件から一意的にn1×aを決めるこ
とは容易ではない。従って、波動光学的評価の一例とし
て、入射ビームをガウスビームと仮定して数値的解析に
より、単一モードの伝搬の可能性を検討する。また、入
射条件は、コア励振の場合(図１５)とクラッド励振(図
１６)との場合を検討することで入射トレランス特性を
評価する。

【００４６】入射ビームスポット径を10μm、n1=1.48
5、n2=1.5とした場合において損失を計算した結果を図
１７、図１８、図１９および図２０に示す。ただし、損
失は、入射全パワーにたいする幅M(M=60μm)の領域にお
ける全パワーとの比で定義される。図１７は、数1に示
す条件で、n1×a=5.55および7.68とし、コアを励振した
場合の損失の伝搬距離(L)依存性を示す。aおよびbが入
射スポット径10μm(n1×a=15に相当)から小さくなるに
つれ、損失は増大する傾向にある。L≦1000μm以下で
は、n2×b≧5.55で充分低損失であり、波長依存性も1.3
μm、1.5μmで0.5dB以下である。また、図２１および図
２２にフェイスプレートにおける光ビームの伝搬を示
す。図２１に示すように、数1の条件が満足する場合
に、コア励振では単一モードが励振されビームが閉じ込
められていることがわかる。一方、図１９および図２０
に示すように、数1の条件が満足されなくなると、図２
２に示すように、光の閉じ込め効果が弱くなり損失が増
大することがわかる。少なくとも、(n1×a)/(n2×b)≧
0.6であることが必要である。

【００４７】クラッド励振の場合は、図２３および図２
４に示すように、2モード伝搬となり損失が増大する(図
１８▼印と△の比較)。クラッド励振とコア励振の損失
差は入射ビームの入射位置トレランス特性を示してい
る。トレランス特性を緩和するためにはむしろ(n1×a)/
(n2×b)<1としクラッド幅を小さくする必要があり、コ
ア励振の場合と競合の関係にある。従って、L〜1000μm
で2dB以下の損失を確保する場合は、n1×a=5.55〜7.68
で0.6<(n1×a)/(n2×b)<1が望ましい。

【００４８】以上の結果から、フェイスプレートは、フ
ァイバから受光素子への結合系としてはフェイスプレー
トと素子(あるいはファイバ)の位置合わせが不要で、低
損失な結合系として有効に働くことがわかる。また、レ
ーザダイオードからファイバへの結合系としてはフェイ
スプレートと素子、ファイバとの位置合わせでコア励振
した場合は低損失な結合系として有効に働く。位置合わ
せをしない場合でクラッド励振となった場合は2モード
伝搬となり、損失は増加するが結合は可能である。

【００４９】つぎに、第３の実施例を具体的に説明す
る。

【００５０】図２５および図２６に製造した光モジュー
ルの概略図を示す。図２５Aは、モジュール中央を垂直
に切断した断面図、２５Bは封止をする前のモジュール
平面図である。更に、図２６は封止する前のモジュール
の斜視図である。

【００５１】図２５および図２６において、光伝送モジ
ュールは、表面に厚膜配線回路(304)を形成したアルミ
ナ基板(301)に封止ガラス(303)を用いてフェイスプレー
ト(302)および入出力ピン(315)を固定する。この基板表
面には回路部品であるレーザダイオード(305)、フォト
ダイオード(308)、発信用LSI(316)、受信用LSI(317)を
搭載する。また、基板裏面にはレーザダイオード(30
5)、フォトダイオード(308)への光の入出力を可能とす
るために、端面に多層膜干渉フィルタ(309)を形成した
光ファイバ(319)およびPDへの導波用光ファイバ(310)を
エポキシ板(318)に接着して固定する。導波用光ファイ
バ(310)の端面には、45度反射面(311)を形成してある。
また、電気回路の信頼性確保のためにコバールキャップ
(313)を封止用はんだ(314)を用いて封止している。ま
た、レーザダイオード(305)には端面発光構造を用いて
おり、この放熱用に側面に電極を形成した放熱用ＡｌＮ
ブロック(306)を使用し、また、もう一方の電極用に銅
箔リード(307)を用いる。レーザダイオード(305)の放熱
効率を上げるために、放熱用ＡｌＮブロック(306)とコ
バールキャップ(313)間を導電性耐熱性ゴム(312)を入れ
る。

【００５２】このモジュール製造途中段階での概略図を
図２７に示す。また、モジュールの製造工程のフローチ
ャートを図２８に示す。以下、モジュールの製造方法に
ついて、図２８に示すフローチャートにしたがって説明
する。

【００５３】1.図２７に示すような、中央2ヶ所と周辺
部14ヶ所に穴の開いたアルミナ基板(301)を準備する。
中央2箇所の穴は、フェイスプレート(以下FPと略する)
埋め込み用の穴(320)であり、周辺部の穴はピン埋め込
み用の穴(321)である。

【００５４】2.この基板上に厚膜法を用いて回路を形成
する。即ち、Ag/Pd系の導体ペーストを用いて配線を印
刷する。次に、部品搭載部およびワイヤボンディング部
をAu導体ペーストを用いて印刷する。その後これを900
℃で焼成する。

【００５５】3.電気回路面の保護のために、ホウケイ酸
系のガラスペーストを用いて後工程で部品搭載や接続を
必要としない配線部に印刷し、約800℃で焼成する。

【００５６】4.別途製造した円柱状のFP2個と、14本のF
e-Ni-Co製のピンをホウケイ酸鉛系の低融点封止用ガラ
ス(303)を用いて各穴に固定する。中央部の2個の穴には
FP(302)を、周辺部の14個の穴にはピン(315)を固定す
る。封止用低融点ガラス(303)は約600℃で溶融する。

【００５７】5.送信用LSI(316)および受信用LSI(317)を
約300℃に加熱して基板上のAuとLSIのSiとの共晶を作り
基板に固定する。

【００５８】6.LD(305)とPD(308)とをAu/Sn系はんだを2
80℃に加熱して、それらの発光、受光部がFP(303)に対
向するように固定する。この時、ピン部での厚膜配線と
の電気的接続を確実なものとするためにはんだで同時に
接続する。

【００５９】7.ワイヤボンダを用いて、送信用LSI(316)
および受信用LSI(317)のパッドと厚膜回路のパッドをAu
ワイヤで接続する。

【００６０】8.コバール製キャップ(313)を用いて電気
回路面を気密封止する。封止に使用したはんだ(314)はP
b/Sn系の低融点はんだであり、温度230℃に加熱して封
止する。内部には1気圧のHeガスを充填する。またこの
際、LD(305)の放熱効率を上げるために、LD(305)上面と
コバールキャップ(313)が熱的につながるように良熱伝
導性シリコーンゴム(312)を密着させる。

【００６１】9.最後に別途製造した多層膜干渉フィルタ
(309)を端部に成膜した光ファイバ(319)および45°に切
断・研磨した45度反射面(311)を持つ導波用光ファイバ
(310)を厚膜回路裏面に光学接着剤を用いて光学的な結
合を確保しながら接着・固定する。

【００６２】以上の様にして光伝送モジュールを製造す
る。

【００６３】図２９に、放熱板をつけたレーザーダイオ
ードの概略図を示す。図２９においては、LD(305)に、
放熱用ＡｌＮブロック(306)および銅箔リード(307)を接
続している。基板に搭載する側のLD発光部(322)を図面
左側として、LD(305)上下面の電極に成膜したMo/Au膜(3
23)を用いる。放熱用ＡｌＮブロック(306)には、LD(30
5)側および基板側に金属膜(Ti/Ni/Au)(324)を形成す
る。また、銅箔リード(307)の同じくLD側および基板側
に金属膜(Ni/Au)(325)を形成する。LD(305)、放熱用Ａ
ｌＮブロック(306)および銅箔リード(307)を各電極間に
96Pb4Snはんだ(326)を用いて、基板上に容易に搭載でき
る構成にして320℃で接続する。

【００６４】図３０に基板裏面に接着する光学部品であ
る、光ファイバの固定プラスチックにフィルタ膜を形成
するための製造方法の概略図を示す。

【００６５】1.光ファイバ(319)の先端を型に入れ、型
にエポキシ樹脂を注入し、これを硬化させてエポキシ板
(318)と光ファイバを一体化する。

【００６６】2.光ファイバ(319)とエポキシ板(318)の先
端を光ファイバ軸およびエポキシ板下面に対して45゜に
切断しその後、光学研磨して45度反射面(311)を形成す
る。

【００６７】3.上記2と同様にして、反射面(311)から一
定距離にある光ファイバ(319)とエポキシ板(318)を反射
面(311)に平行に切断して45度切断多層膜干渉フィルタ
形成面(327)を出す。

【００６８】この反射面(311)とフィルタ形成面(327)と
の距離は基板上に搭載したLD(305)とPD(311)の中心間の
距離に等しくする。

【００６９】4.45度切断多層膜フィルタ形成面(327)に
蒸着法により、多層膜フィルタ(309)を形成する。

【００７０】5.多層膜フィルタ(309)を形成した光ファ
イバー部(319と318)とPDへの導波用光ファイバ部(310と
318)は光学接着剤を用いて基板裏面に固定する。

【００７１】上記に製造した光伝送モジュールは、図２
５の図面左から光ファイバ(319)内を伝搬してくる波長
1.3μmの光は、多層膜干渉フィルタ(309)をそのまま通
過して45度反射面(311)で反射される。反射した入射光
は、フェイスプレート(302)を殆ど広がることなくフォ
トダイオード(308)に入り、光信号が電気信号に変換さ
れる。

【００７２】また、レーザーダイオード(305)から発信
された光は、そのまま広がることなくフェイスプレート
(302)を通過して、光ファイバ(319)に入った直後に、多
層膜干渉フィルタ(309)で反射されて光ファイバ(319)内
を図面左方向に伝搬していく。レーザーダイオード(30
5)からの発信光は波長1.5μmであり、多層膜干渉フィル
タ(309)は、波長1.3μmの光は通過するが波長1.5μmの
光を反射する機能をもっている。この様な光伝送モジュ
ールは、モジュール間相互の光通信機能を達成すると共
に、モジュールの小形化、モジュール組立の簡略化、高
信頼度化を実現する。

【００７３】つぎに、基板裏面に接着する光学部品の第
２の製造方法を説明する。図３１に基板裏面に接着する
光学部品である、光ファイバの固定プラスチックを大形
にした場合のフィルタ膜を形成するための製造方法の概
略図を示す。製造方法は、上記実施例と同様であるが、
異なる点は下記の2点である。

【００７４】1.光ファイバー(319)の先端を、一部出す
形にして、ファイバをフェルール（328)で補強・固定す
る。

【００７５】2.エポキシ板(318)の板厚を厚くしてフェ
ルールの径の5倍程度とする。

【００７６】この様に製造した光学系を実施例1の光伝
送モジュールの光学系に適用することにより、ハンドリ
ングに対する信頼性の高いモジュールを達成てきる。

【００７７】つぎに、基板裏面に接着する光学部品の第
３の製造方法を説明する。図３２に基板裏面に接着する
光学部品である光ファイバのクラッドの１部を除去した
場合の製造方法を示す。製造方法は、第２の製造方法と
同様であるが、異なる点は下記の点である。

【００７８】即ち、光ファイバー(319)が表面に接して
いるエポキシ板(318)の面を光学研磨し、光ファイバ(31
9)のクラッド(329)の外側の一部を削除する。

【００７９】この様に製造した光学系を上記実施例の光
伝送モジュールの光学系に適用することにより、光ファ
イバ(319)とLD(305)およびPD(308)との光結合損失の小
さい光伝送モジュールを実現する。これらの光学系の構
成方法は、光学的コルゲーションや光学的ホログラムを
利用して構成し、第４の実施例および第５の実施例にお
いて後述する。

【００８０】つぎに、第２の光モジュールの製造方法に
ついて、図３３を用いて説明する。図３３に、樹脂封止
した場合の製造した光モジュールの断面の概略図および
平面図を示す。モジュールの製造方法は次の通りであ
る。

【００８１】1.フェイスプレート(FP)板(331)を回路形
成基板としても使用する方式とする。FP板は長尺方向に
ファイバを束ね固定した柱状のものを使用する。

【００８２】2.ファイバと垂直な方向にこのFP基板(33
1)を切断した板を製造する前に、最終的な板の両側面に
あたる部分に、リードを接続・固定するための導体を厚
膜法で形成する。即ち、Ag/Pd系の低温焼成導体ペース
トを用いて印刷し、これを550℃で焼成する。

【００８３】3.このFPをファイバと垂直な方向に切断
し、研磨してFP板(331)を製造する。

【００８４】4.このFP板(331)の裏面でリードを固定す
べき部分に上記と同様に低温焼成導体ペーストを用いて
導体パッドを形成する。

【００８５】5.FP板(331)表面にCrを0.05μm、Cuを0.5
μmスパッタ法を用いて成膜する。

【００８６】6.上記スパッタ膜上にホトレジストを成膜
し、これを露光・現像する。

【００８７】7.ホトレジストの除去された部分、つまり
配線が不要な部分のCrとCu膜をエッチング液を用いて除
去する。その後、残っていたホトレジストも除去する。

【００８８】8.配線部となるCr/Cu部分に無電解銅めっ
きをする。続いて、無電解めっき法でNiとAuも成膜す
る。銅めっきの膜厚は約20μmである。

【００８９】9.電気回路面の保護のために、感光性ポリ
イミド樹脂を用いて回路全面に塗布・ベークした後、露
光・現像で後工程で部品搭載や接続を必要としない配線
部以外を除去して、保護膜(333)を形成する。ポリイミ
ド保護膜(333)は、350℃で最終ベークする。

【００９０】10.送信用LSI(316)および受信用LSI(317)
もエポキシ系接着剤を用いて接着する。接着温度は250
℃である。

【００９１】11.この電気回路上に、LD(305)およびPD(3
08)をPb/Snはんだにより搭載・接続する。この接続方法
は、前記にように、LD(305)、PD(308)の発光、受光部が
FP板(331)に対向するように固定する。はんだ接続温度
は200℃である。

【００９２】このとき同時に端子部、FP板(331)側面お
よび裏面の導体部にリードフレーム(335)を挿入し、同
じPb/Snはんだ(336)を用いてリードフレームを接続・固
定する。

【００９３】12.ワイヤボンダを用いて、LSIのパッドと
厚膜回路のパッドをAuワイヤで接続する。

【００９４】13.回路および素子上に透光性が高く、信
頼性の高いシリコーン系の封止樹脂を用いて封止する。

【００９５】14.裏面に別途製造した、図３０に示すよ
うな光学系をFP板(331)裏面に光学接着剤を用いて光学
的な結合を確保しながら接着・固定する。

【００９６】以上の様にして、光伝送モジュールを製造
する。モジュールの基本的機能は、上記実施例のモジュ
ールと同じである。なお、このモジュールは上記実施例
のモジュールと比較して、製造工程数が少ないのが特徴
である。

【００９７】つぎに、第３の光モジュールの製造方法に
ついて図３４を用いて説明する。図３４に、第２の製造
方法と同様に製造し、冷却フィン(337)を付けた光伝送
モジュールを示す。第２の製造方法と異なる点は、LD(3
05)の放熱を効率よく実施するために、LD(305)に密着し
ている放熱用ＡｌＮブロック(306)上に冷却フィン(337)
を取り付ける点である。冷却フィン(337)は、樹脂封止
の際に、同じシリコーン系の樹脂を用いて同時に接着す
る。

【００９８】以上の様にして、光伝送モジュールを製造
する。モジュールの基本的機能は、上記実施例のモジュ
ールと同じである。なお、この光伝送モジュールは、第
２の製造方法のモジュールと比較して、LD(305)の放熱
効率が高いため、LDの動作がより安定している点が特徴
である。

【００９９】つぎに、第４の光モジュールの製造方法に
ついて図３５および図３６を用いて説明する。図３５お
よび図３６に第１の光モジュールの製造方法と同様に製
造した光伝送モジュールを示す。図３５はモジュールの
断面図であり、図３６はモジュール構成図を示す。上記
第１の製造方法と異なる点は、電気回路面を封止するの
に、コバール製のキャップを用いずにセラミックキャリ
アを用いた点である。即ち、次の様にモジュールを製造
した。

【０１００】1.第１の製造方法と同様に、アルミナ基板
(301)上に電気回路(304)を形成して、フェイスプレート
(302)の埋め込み、各種電子部品の搭載・接続が完了す
る。

【０１０１】2.別途、アルミナ基板周辺部にPb-Sn封止
用はんだ(314)を形成したアルミナ製の蓋(340)および対
向する2側面の外側にリードフレーム(335)を接続し、そ
の内部に各リードフレームと電気的に接続しているキャ
リア内パッド(338)を形成したアルミナ製キャリア枠(33
9)を製造する。キャリア枠(339)の上面と下面には、ア
ルミナ製の蓋(340)と同様に、Pb-Sn封止用はんだ(314)
を形成する。これらの製造方法は、一般のセラミックキ
ャリアと同様である。

【０１０２】3.この様にして製造したアルミナ製の蓋(3
40)と、アルミナ製キャリア枠(339)と、電気回路形成
し、部品搭載・接続の完了したアルミナ基板(301)とを
重ねて、温度230℃に加熱して封止する。封止は各基板
や枠間の封止はんだ(314)で達成する。内部には1気圧の
Heガスを充填する。また封止の際、LD(305)の放熱効率
を上げるために、LD(305)上面とコバールキャップ(313)
が熱的につながるように良熱伝導性シリコーンゴム(31
2)を密着させる。

【０１０３】4.最後に、別途製造した多層膜干渉フィル
タ(309)を端部に成膜した光ファイバ(319)および45°に
切断・研磨した45度反射面(311)を持つ導波用光ファイ
バ(310)を厚膜回路裏面に光学接着剤を用いて光学的な
結合を確保しながら接着・固定する。

【０１０４】以上の様にして光伝送モジュールを製造す
る。モジュールの基本的機能は、第１の製造方法のモジ
ュールと同じである。この光伝送モジュールは、第１の
製造方法のモジュールと比較して、モジュール自体が堅
牢であり、このための信頼性が高い点が特徴である。

【０１０５】つぎに、第５の光モジュールの製造方法に
ついて図３７を用いて説明する。図３７に製造した光伝
送モジュールの構成図を示す。第１の製造方法と異なる
点は、基板裏面に接着した光学部品の構成である。

【０１０６】基板裏面に接着する光学部品は、エポキシ
板等を使用せずに光ファイバ(319)、フェルール(328)、
光ファイバ端面に形成した45度反射面(311)および多層
膜干渉フィルタ(309)を用いる。光ファイバ(319)の先端
部近傍は、光学部品の第３の製造方法と同様に、クラッ
ド(329)の上部を研磨により除去した。この光伝送モジ
ュールでは、光ファイバ(319)と、PDへの導波用光ファ
イバ(310)の位置合わせ・固定をフェルール(328)をガイ
ドに利用して光学接着剤を用いて実施するため、容易で
あり、従って光モジュールの組立が容易となる。

【０１０７】なお、光ファイバは上面のクラッドを除去
しても良いし、そのままでも良い。

【０１０８】つぎに、第１の製造方法と同様の方法を用
いて製造した、ピンポン伝送用の光伝送モジュールにつ
いて説明する。製造した光モジュールの断面図を図３８
に示す。

【０１０９】モジュールの製造方法は、基本的には第１
の製造方法と同じである。異なる点は、次の3点であ
る。 (1)基板での2個のフェイスプレート(302)の形成位置を
光ファイバ(319)に対して直角の位置に配置する。レー
ザーダイオード(305)、フォトダイオード(302)の配置も
フェイスプレート(302)の位置に対応させると共に、電
気回路の構成も変更する。

【０１１０】(2)光ファイバは、カップラー(341)を介し
て2本に分かれ、モジュールに入る光ファイバは2本とな
る。光ファイバの一方は、45度反射面を介してレーザー
ダイオード(305)と結合し、他方は、多層膜干渉フィル
タ(309)を介してフォトダイオード(302)に結合すると共
に、別の系へ結合する光ファイバ(319)につながってい
る。

【０１１１】(3)多層膜干渉フィルタ(309)は、波長1.3
μmの光を反射し、波長1.5μmの光を通す機能を持つ。

【０１１２】なお、上記モジュールと結合した光学部品
は、第１の製造方法と同様にエポキシ板と光ファイバを
一体化し、45度研磨、多層膜干渉フィルタ形成、光学接
着剤による固定により形成する。

【０１１３】上記光伝送モジュールは、図３８における
図面左から光ファイバ(319)内を伝搬してくる波長1.3μ
mと1.5μmの光は、カプラー(341)に入り、2系統に分か
れる。一方の光は、上記したようにレーザーダイオード
(305)につながり、レーザーダイオード(305)から発信す
る波長1.3μmの光を図面左端の光ファイバ(319)に送
る。また、他方は、波長1.5μmの光が多層膜干渉フィル
タ(309)をそのまま通過して図面右の光ファイバ(319)に
入り、次の光学部品である受信素子に送られる。波長1.
3μmの光は、多層膜干渉フィルタ(309)で反射されて、
フェイスプレート(302)を介してフォトダイオード(308)
に入り、光信号が電気信号に変換される。

【０１１４】上記の構成により、図面左の光学部品との
ピンポン伝送、図面右の光学部品とは、左の光学部品か
らの信号を伝送するという機能を持つ光伝送モジュール
を実現する。

【０１１５】つぎに、上記と同様の方法を用いて製造し
た、ピンポン伝送用の光伝送モジュールについて説明す
る。製造したモジュールの断面図を図３９に示す。

【０１１６】モジュールの製造方法は、基本的には第１
の製造方法と同じである。異なる点は、次の2点であ
る。 (1)光ファイバ(319)の端部にモジュールを形成するので
はなく、中央に形成した。(2)光ファイバ(319)の中央部
は、第１の製造方法と同様に、エポキシ板と光ファイバ
を一体化し、モジュールと光結合する2ヶ所の45°研磨
面にそれぞれ多層膜干渉フィルタ(342)、多層膜干渉フ
ィルタ(309)を形成する。

【０１１７】光ファイバブロックは45度切断・研磨、多
層膜干渉フィルタ(342)あるいは多層膜干渉フィルタ(30
9)形成後、光学接着剤により、回路基板裏面に接着・固
定する。光ファイバ(319)の一方は多層膜干渉フィルタ
(342)を介してフォトダイオード(308)と結合し、また、
多層膜干渉フィルタ(309)を介してレーザーダイオード
(305)と結合している。図３９において、図面左から光
ファイバ(319)内を伝搬してくる波長1.5μmの光は、多
層膜干渉フィルタ(342)および多層膜干渉フィルタ(309)
を透過して図面右に光ファイバ(319)内を伝搬する。ま
た、図面左から光ファイバ(319)内を伝搬してくる波長
1.3μmの光は、多層膜干渉フィルタ(342)でその半分が
反射され、フェイスプレート(302)を介してフォトダイ
オード(308)に入り、光信号が電気信号に変換される。
更に、レーザーダイオード(305)から発信する波長1.3μ
mの光は、発散せずにフェイスプレート(302)内を伝搬し
て光ファイバ(319)内に入り、多層膜干渉フィルタ(309)
で全て反射されて、図面左に光ファイバ(319)内を伝搬
する。

【０１１８】このモジュールにより、図面左の光学系と
図面右の光学系とのピンポン伝送をする機能を持つ光伝
送モジュールを、上記実施例よりもより小形で実現でき
る。

【０１１９】つぎに、第６の光モジュールの製造方法に
ついて図４０を用いて説明する。上記第５の製造方法と
異なる点は、基板裏面の光学部品の構成・製法である。
その製法を図４０に示す。図４０に、光学部品の製造工
程を示す。

【０１２０】図４０において、Aに示す様に、光ファイ
バ(319)の端部とフェルール(328)を接着剤を用いて一体
化する。この光ファイバの入ったフェルール(328)の端
部およびほぼ中央部を光軸に対して45度に切断・研磨す
る。これらの切断面は互いに平行な面となる(図４０
B)。中央部の切断面(327)には多層膜干渉フィルタ（３
０９）を成膜する（図４０C)。これらの切断したフェル
ールをスリーブ(343)内に挿入してフェルールを切断前
と同様の位置関係に設定しながら、これらを光学接着剤
で固定する(図４０D)。一体化したスリーブ(343)を、上
記実施例と同様に、45度反射面(311)および多層膜干渉
フィルタ(309)に対して45度でしかも光ファイバに平行
な平面をクラッド(329)の上部を研磨することにより形
成して光学部品を製造する(図４０E)。この光学部品を4
5度反射面側から見た図を図４０Fに示す。この光学部品
を図２５に示す光伝送モジュールの光学部品として使用
する。この光学部品の固定には光学接着剤を用い、各反
射面を介して受発光素子と光ファイバとの光結合を確保
する。

【０１２１】この光伝送モジュールでは、光学部品の組
み合わせ・製造がスリーブを用いることにより殆ど無調
整で可能となるという利点がある。

【０１２２】また、光ファイバは上面のクラッドを除去
しても良いし、そのままでも良い。

【０１２３】つぎに、第７の光モジュールの製造方法に
ついて図４１を用いて説明する。上記第６の製造方法と
異なる点は、基板裏面の光学部品の構成・製法である。
その製法を図４１に示す。上記実施例と同様に、製造し
た一体化したスリーブ(343)を、45度反射面(311)および
多層膜干渉フィルタ(309)に対して45度でしかも光ファ
イバに平行な平面をクラッド(329)の上部を研磨する(図
中のA)。この光学部品を、表面にU字形溝を形成したア
ルミナ基板(301)に埋め込み、光学接着剤で固定する。
この基板上にFPC上に配線を形成し、部品を搭載した回
路板を光学接着剤で接着することにより光伝送モジュー
ルを製造する。

【０１２４】この光伝送モジュールでは、光学部品の組
み合わせ・製造がスリーブを用いることにより殆ど無調
整で可能となるという利点がある。

【０１２５】以上、例示した実施例において、ファイバ
ブロックの母材、即ち、光ファイバを基板に固定するた
めの板としては、エポキシ板を適用した。この材料とし
てはその他にアクリル、スチロール、ポリカーボネート
等のプラスチック、ホウ珪酸ガラス、セラミックス等の
無機物、鉄ニッケル合金等の金属も適用できる。また、
これらの複合体でも適用可能である。更に、これらの板
に光ファイバと一体化するための溝を先に形成しておき
これに光ファイバを接着剤等で固定しても良い。

【０１２６】レーザダイオード(LD)として端面発光の素
子を実施例にあげたが、基板に面付け実装しやすいフォ
トダイオード(PD)と類似の構造をした面実装構造レーザ
ダイオード(LD)も適用できる。

【０１２７】実施例では、また、端面発光のLDを面実装
する上でLDを放熱用AlNブロックとL形銅箔リードとでサ
ンドイッチした構成とした。この放熱用ブロックの材質
またL形リードの材質は、熱伝導性の高いアルミナ、SiC
等のセラミックス、銅、ニッケル合金等の金属、あるい
はシリコン等の単結晶でも適用可能である。L形銅箔リ
ードはJ形でもブロック構造であっても適用可能であ
る。何れの場合も回路面への面付け部とLDの電極部との
電気的導通を確保する上で、その材質自体が導電性が高
いこと、あるいは両部間を別の導電性材料でつなぐ構成
を用いることが必要である。

【０１２８】実施例では、放熱のためにモジュール上部
に付ける冷却フィンは、放熱効率を上げる上で表面積を
大きくした翼付き構造としたが、同様の効果を持つ板状
体であっても良い。

【０１２９】つぎに、第４の実施例について説明する。
本実施例においては、光ファイバからの光を波長選択的
に放射させ受光素子に結合させる手段について説明す
る。

【０１３０】図４３および図４４に、光ファイバからの
光を波長選択的に放射させ受光素子に結合させる手段と
して、光学的コルゲーションを使った構成を示す。本方
式では図４４に示すように、クラッド部(612)へしみだ
しているエバネッセンス光(612`)を取り出すために、光
ファイバの一部がクラッド部がコア近傍まで研磨されて
いる。この研磨部分に屈折率n1,n2の周期的構造を持つ
光学的コルゲーション(611)がほどこされた部剤(610)
(光ピックアップ)を密着、接合することにより、入射手
段あるいは出射手段を構成し、通常の回折格子の原理に
従って第q次光を角度θqで波長選択的に放射することが
できる。ファイバクラッドの屈折率nc、等価屈折率Ｎ、
n1側への第q次出射光の法線方向に対する出射角θq、nc
側への第q次出射光の法線方向に対する出射角φq、入射
光の波数k1=2π/λ1、コルゲーションの周期Λ、とする
と下記の条件で光ファイバからの光が回折する。

【０１３１】

【数２】 n1×k1×sin(θq)=nc×k1×sin(φq)=N×k1+q×(2π/Λ) コルゲーションのような周期的構造の場合は、主要な回
折光は1次光であ。本構成では、1次光をn1側、即ち光ピ
ックアップ側に出射させるために、下記の数３に示す条
件を満足する必要がある。

【０１３２】

【数３】nc×k1≦|N×k1+q×2π/Λ|≦n1×k1 |N×k1+q×2π/Λ|≦nc×k1では両側に出射される。こ
のような条件で角度θqの方向に受光素子を配置すれ
ば、光ファイバからの波長λ1の光は、コルゲーション
により受光素子に結合する。一方、異なる波長λ2に対
してはλ1と異なる出射角で出射され、Λを適当に選べ
ば、出射角をπ/2とすることが可能であり、この場合は
光ファイバをそのまま伝搬する光となる。上記説明によ
り光学的コルゲーションが波長選択性のある光ピックア
ップとして機能することがわかる。

【０１３３】図４２に光ピックアップを用いたモジュー
ルの一例を示す。光学的コルゲーションにより波長選択
的放射された光はフィルタ(602)により反射され、基板
(603)上に平面実装された受光素子(604)に導かれる。ま
た、基板(603)上に平面実装された発光素子(607)からの
光ビームはフィルタ(602)により反射され光学的コルゲ
ーションにより、光ファイバに結合される。従って、光
ファイバを切断することなく、光ファイバのクラッド部
の一部をコア近傍まで研磨された光ファイバに、光学的
コルゲーションが形成されている光ピックアップを密着
させることにより、波長選択的に光の入出力が可能とな
り、小型な双方向モジュールとして機能する。

【０１３４】つぎに、第５の実施例について説明する。
本実施例においては、光ファイバからの光を波長選択的
に放射させ受光素子に結合させる手段の他の方法につい
て説明する。図４５に、光ファィバからの光を波長選択
的に放射させ受光素子に結合させる手段として、光学的
ホログラムを使った構成を示す。本方式では、上記実施
例と同様に、光ファイバの一部分のクラッド部が、クラ
ッド部へしみだしているエバネッセンス光(612`)を取り
出すため、コア近傍まで研磨されている。この研磨部分
に光学的ホログラムが形成された部剤(光学的ピックア
ップ)を密着、接合することにより、波長選択的光の放
射および結合を行うことができる。ホログラムは、図４
７に示す手順で作成される。例として、光ファイバから
の波長λ1の光を受光素子に結合し、発光素子からの波
長λ2の光を光ファイバに結合させる場合を考える。光
ファイバのコア(613)を伝搬する波長λ1の光ビームの複
素振幅A1と、この光を結合させるべき位置P点から出射
された波長λ1の光ビームA2とを、クラッド部研磨され
た部分に形成された感光性媒質(614)において干渉させ
る。この時、光ビームは、重ね合わされA=A1+A2とな
る。このとき、感光性媒質(614)は、Aの振幅の絶対値に
比例して感光されるので、A1とA2との干渉による空間的
変調が媒質に記録される。Aの複素共役をA*と表すと、
このパターンはA×A*に比例し、

【０１３５】

【数５】A×A*=Ia1+Ia2+A1×A2*+A2×A1* と表せる。ただしIa1=A1×A1*、Ia2=A2×A2*である(A
1、A2の振幅の2乗)。

【０１３６】更に、上記感光性媒質(614)に、波長λ2の
光ビームB1と上記P点と異なる位置Q点から出射された光
ビームB2を同様に感光性媒質中で感光させると、干渉光
B=B1+B2の振幅の絶対値に比例して感光されるので、B1
とB2との干渉による空間的変調が媒質に記録される。こ
のパターンは同様に

【０１３７】

【数６】B×B*=Ib1+Ib2+B1×B2*+B2×B1* と表せる。ただしIb1=B1×B1*、Ib2=B2×B2*である(B
1、B2の振幅の2乗)。

【０１３８】このホログラムに波長λ1の光ビームA1の
共役波A1*を入射すると出射ビームは A1*×A×A*=A1*×(Ia1+Ia2)+Ia1×A2*+A1*×A2×A1* となり、第2項に注目すると、A2の共役波A2*が出射さ
れ、波長λ1の光はP点に収束する。一方、波長λ2でQ点
から出射された光ビームB2を入射するとホログラムから
の出射ビームは

【０１３９】

【数７】 B2×B×B*=B2×(Ib1+Ib2)+B1×Ib2×B1+B2×B2×B1* となり、第2項に注目するとB1の光ビームが、出射され
て光ファイバに結合する。従って、上記ホログラムは、
光の入出力機能、波長選択機能を備えた光ピックアップ
として動作する。上記光の干渉領域は、光ビームもスポ
ット径ほどのため、上記ピックアップは非常に小型なも
のが可能である。

【０１４０】図４６に、ホログラムによる光ピックアッ
プを光入出力機構として用いたモジュールの一例を示
す。ホログラム(614)により波長選択的放射された光
は、フィルタ(602)により反射され、基板(603)上に平面
実装された受光素子(604)に導かれる。また、基板(603)
上に平面実装された発光素子(607)からの光ビームは、
フィルタ(602)により反射され、ホログラム(614)によ
り、光ファイバに結合される。従って、光ファイバを切
断することなく、光ファイバのクラッド部の一部をコア
近傍まで研磨された光ファイバに、ホログラムが形成さ
れている光ピックアップを密着させることにより、波長
選択的に光の入出力が可能となり、小型な双方向モジュ
ールとして機能する。

【０１４１】上記第４の実施例および第５の実施例にお
ける光学部品については、前述の図３２に示すような構
成にすることができる。

【０１４２】以下、上記光伝送モジュールを利用した伝
送システムの実施例を具体的に説明する。

【０１４３】図４９は、光送受信回路の構成図であり、
光送受信回路は、上記光伝送モジュール７００、受信増
幅回路７０１および光源駆動回路７０２を有する。光フ
ァイバ７０３から入力した光信号は、光伝送モジュール
７００で電気信号に変換される。光伝送モジュールは、
先の実施例で説明したように製造の容易性、性能の安定
性、簡易化、小型化がはかられる。変換された電気信号
は、受信増幅回路７０１で所定の電気振幅信号まで増幅
され、出力電気信号７０４として取り出され、外部に出
力される。他方、外部から入力される入力電気信号７０
５は、光源駆動回路７０２において、光伝送モジュール
７００に含まれる光源（ＬＤあるいはＬＥＤ）を駆動す
るのに必要とする駆動電流に変換される。この駆動電流
は、光伝送モジュール７００において、光信号に変換さ
れ、光ファイバ７０３に送出される。受信増幅回路７０
１および光源駆動回路７０２は、容易にＩＣ化され（現
状の技術では、Ｇｂ／ｓ帯の伝送速度までＩＣ化でき
る）、小型、量産性、低消費電力化、経済性が達成でき
る。すなわち、本発明によると小型、量産性、経済性が
達成できる双方向の光送受信回路が実現できる。本発明
による光伝送モジュールと、小型、経済性回路化技術と
を組み合わせることにより、光伝送モジュールの製造容
易性、性能の安定性、簡易化、小型化等の特長をそのま
ま光送受信回路にまで発展させることができる。したが
って、本実施例の光送受信回路を用いることにより後の
実施例で示すように双方向光伝送系等の装置の小型化、
経済性が達成できる。

【０１４４】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
伝送システムの第２の構成を図５０を用いて説明する。
図５０に、光伝送モジュールを利用した伝送システムの
構成を示す。図５０における、光伝送モジュール７０
０、受信増幅回路７０１および光源駆動回路７０２は、
図４９に示すものと同じ機能を持つ。図５０において
は、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎ
ｔｒｏｌ／光出力レベル自動制御）回路７０６を、光源
駆動回路７０２と光伝送モジュール７００との間に設け
ている。光伝送モジュール７００に搭載されるＬＤの光
出力を、温度変化、経時変化に対して変動しないよう
に、ＡＰＣ回路７０６は、光伝送モジュール７００に搭
載されるＰＤからの光出力モニタ光電流を、光源駆動回
路７０２にフィードバックし、駆動回路電流を制御して
いる。この構成により、温度、経時変化等の環境条件の
変化にも安定して動作する光送受信回路が実現できる。
なお、ＡＰＣ回路７０６は、容易にＩＣ化でき、光源駆
動回路７０２と同一のＩＣチップに搭載することも可能
であり、小型、量産化、経済化をはかることができる。

【０１４５】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
伝送システムの第３の構成を図５１を用いて説明する。
図５１に光伝送モジュールを利用した伝送システムの構
成を示す。図５１における、光伝送モジュール７００、
受信増幅回路７０１および光源駆動回路７０２は、図４
９に示すものと同じ機能を持つ。図５１においては、高
圧発生回路７０７を、光伝送モジュール７００と受信増
幅回路７０１との間に設けている。高圧発生回路７０７
は、光伝送モジュール７００に搭載される受光素子ＡＰ
Ｄ（Ａｖａｌａｎｃｈｅ Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）の
動作電流を制御する。ＡＰＤは、受信感度がＰＤより良
く、長距離の伝送に使用することができる。高圧発生回
路７０７の出力電流は、受信増幅回路７０１の受信信号
で制御され、ＡＰＤのバイアス電流となる。この構成に
よりＡＰＤを受光素子として搭載した光送受信回路が実
現でき長距離双方向伝送に適用できる。また、高圧発生
回路７０７はＩＣ化が可能で小型、経済化が実現でき
る。

【０１４６】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
伝送システムの第４の構成を図５２を用いて説明する。
図５２における、光伝送モジュール７００−１、受信増
幅回路７０１−１、光源駆動回路７０２−２は図４９に
示す光伝送モジュール７００、受信増幅回路７０１、光
源駆動回路７０２の機能を並列化して複数備える。Ｎ本
の光ファイバ７０３−１，７０３−２，…７０３−Ｎか
らの各光信号は、光伝送モジュール７００−１で各Ｎ本
の電気信号にそれぞれ変換される。光伝送モジュールは
先の実施例で説明したように並列して構成することは容
易で性能の安定性、簡易化、小型化がはかられる。変換
された各電気信号は、並列信号受信増幅回路７０１−１
で所定の電気振幅信号まで増幅され並列出力電気信号７
０４−１として取り出される。他方、本光送受信回路の
Ｎ本の並列入力電気信号７０５−１は、それぞれ光源駆
動回路７０２−１で光伝送モジュール７００−１に含ま
れる光源（ＬＤあるいはＬＥＤ）を駆動するのに必要と
する駆動電流に変換される。この駆動電流は、光伝送モ
ジュール７００−１で光信号に変換され、それぞれ個別
に光ファイバ７０３−１，７０３−２，…７０３−Ｎに
送出される。並列信号受信増幅回路７０１−１、並列信
号光源駆動回路７０２−１は容易にＩＣ化され小型、量
産性、低消費電力化、経済性が達成できる。すなわち、
本発明によると小型、量産性、経済性が達成できる並列
信号の双方向の光送受信回路が実現できる。

【０１４７】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
伝送システムの第４の構成を図５３を用いて説明する。
図５３は光送受信回路の構成図を示している。図５３に
おいて、光送受信回路は、光伝送モジュール７００、受
信増幅回路７０１、比較回路７１２、変調回路７１１、
光源駆動回路７０２、信号重畳回路７１５を有してい
る。比較回路７１２は、基準レベル信号７１０と受信電
気信号７１３とを比較し、基準レベル信号７１０と受信
電気信号７１３との差を示す比較信号を得る。変調回路
７１１は、比較回路７１２からの出力信号を変調する。
信号重畳回路７１５は、光駆動回路の出力信号と変調回
路７１１の出力信号７１４とを重畳する。

【０１４８】光ファイバ７０３から入力した光信号は、
光伝送モジュール７００で電気信号に変換される。変換
された電気信号は、受信増幅回路７０１で所定の電気振
幅信号まで増幅され出力電気信号７０４として取り出さ
れる。通常、光ファイバ７０３からの入力信号は、光フ
ァイバの長さ、あるいは温度等の変化により変化する。
この変動を、光ファイバの反対側に相対して置かれてい
る送信装置側の光レベルを調整して追従させることによ
り、一定レベルの入力信号を得ることができる。すなわ
ち、受信電気信号７１３のレベルが基準レベル信号７１
０にほぼ等しくなるように、比較回路からの出力信号
（送信電力制御信号）を送信装置側に戻してやり、この
制御信号で送信装置側の送信光電力を制御してやれば良
い。送信装置側には、比較回路の出力信号を変調する変
調回路７１１は、出力信号７１４を信号重畳回路７１５
に出力し、信号重畳回路７１５は、出力信号７１４と光
駆動回路７０２の出力信号とを重畳し、光伝送モジュー
ル７００は該重畳された信号を光信号に変換して光ファ
イバ７０３に送出する。

【０１４９】本光送受信回路における、受信増幅回路７
０１、光源駆動回路７０２、比較回路７１２、信号重畳
回路７１５および変調回路７１１は、容易にＩＣ化され
（現状の技術ではＧｂ／ｓ帯の伝送速度までＩＣ化でき
る）小型、量産性、低消費電力化、経済性が達成でき
る。すなわち、本発明によると、小型、量産性、経済性
が達成できる双方向の光送受信回路が実現できる。これ
は本発明による製造の容易性、性能の安定性、簡易化、
小型化が実現できる光伝送モジュールと小型、経済性回
路化技術を組み合わせることにより光伝送モジュールの
製造容易性、性能の安定性、簡易化、小型化等の特長を
そのまま本光送受信回路にまで発展させることができる
ことによる。

【０１５０】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムの第５の構成を図５４を用いて説
明する。図５４は、光加入者系システムの構成図を示
す。図５４において、光送受信回路７５２が搭載された
加入者宅装置７５０、光送受信回路７５３が搭載された
局装置７５１、および、加入者宅装置７５０と局装置７
５１とを接続する光ファイバ７０３を有する。光送受信
回路７５２および７５３は、それぞれ送信の発光波長が
異なる光源からなる光伝送モジュールを有している。た
とえば、光送受信回路７５２の発光波長を１．３μｍ、
光送受信回路７５３の発光波長を１．５μｍとすれば双
方向の同時伝送が可能である。これは、先の光伝送モジ
ュールの実施例に説明したように、光送受信回路７５２
および７５３に上記光伝送モジュールを有することによ
り構成できる。光加入者系システムの経済化に最も寄与
する部分は、加入者宅装置および局装置であり、それぞ
れの装置の経済化、小型化は光送受信回路のそれによる
ところが大である。本実施例による光加入者系システム
は、小型、量産性、経済性が達成できる双方向の光送受
信回路を用いることを特長としており、光加入者系シス
テムの経済化が達成できる。

【０１５１】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムをＬＡＮに適用した構成を図５５
を用いて説明する。図５５にＬＡＮの構成図を示す。図
５５において、７５４−１，７５４−２，７５４−３，
７５４−４は、ＬＡＮノード装置であり、各ＬＡＮノー
ド装置には光送受信回路７５２および７５３が搭載され
ている。上記実施例の場合と同様に、光送受信回路７５
２および７５３は、それぞれ送信の発光波長が異なる光
源で構成されている。したがって、１本の光ファイバに
より双方向ループ（２重ループ）が実現できる。

【０１５２】すなわち、本発明により小型化、経済化光
送受信回路、ファイバ１本の２重化ループにより経済的
な光ＬＡＮシステムが構成できる。また、図５５におい
ては、ループ状の形態を示したが、バス型やスター型の
ＬＡＮの構成にしてもよい。

【０１５３】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムの他の構成を図５６を用いて説明
する。図５６に無線アナログ伝送システムの構成図を示
す。図５６において、光送受信回路７５２が搭載された
マイクロ基地局装置７５６、光送受信回路７５３が搭載
された中心基地局装置７５５、および、マイクロ基地局
装置７５６と中心基地局装置７５５とを接続する光ファ
イバ７０３を有する。図５６において、７５７はマイク
ロ基地局のアンテナ、７５８は、パーソナル移動体であ
り、マイクロ基地局７５７と無線でデータがやり取りさ
れる。上記実施例の場合と同様に光送受信回路７５２お
よび７５３は、それぞれ送信の発光波長が異なる光源を
有している。本構成により中心基地局装置、マイクロ基
地局装置間の双方向光伝送が一本のファイバでやり取り
でき、経済的なシステムが構築できる。

【０１５４】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
光ＣＡＴＶシステムの構成を図５７を用いて説明する。
図５７に光ＣＡＴＶシステムの構成を示す。図５７にお
いて、光ＣＡＴＶシステムは、それぞれ光送受信回路７
５２が搭載された、複数の加入者宅装置７５０−１、７
５０−２，７５０−３、…、７５０−Ｎ、光送受信回路
７５３が搭載された局装置７５１、および、複数の加入
者宅装置と局装置７５１とを接続する光ファイバ７０３
を有する。図５７において、７５９は、光分岐結合器で
あり、局装置からの光信号を分岐し、各加入者宅装置か
らの光信号を結合する。上記実施例の場合と同様に、光
送受信回路７５２および７５３は、それぞれ送信の発光
波長が異なる光源を有している。本構成により加入者宅
装置、局装置間の光ＣＡＴＶシステムが経済的に構成で
きる。

【０１５５】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムを変電所内の各種警報、災害予
知、保安機器等の情報を伝送するシステムに適用した構
成を図５８を用いて説明する。図５８に監視システムの
構成を示す。図５８において、監視システムは、光送受
信回路７５２が搭載された監視装置７６０、光送受信回
路７５３が搭載された局側制御装置７６１、および、監
視装置７６０と局側制御装置７６１とを接続する光ファ
イバ７０３を有する。監視装置７６０は、変電所内の各
種警報、災害予知、保安機器等からの情報を収集し、収
集した情報を光送受信回路７５２を介して伝送する。局
側制御装置７６１は、監視装置７６０を１または２以上
接続することができ、それぞれの監視装置７６０収集さ
れた情報を受信する。上記実施例の場合と同様に、光送
受信回路７５２および７５３は、それぞれ送信の発光波
長が異なる光源を有している。本構成により小型、量産
性、経済性が達成できる双方向の光送受信回路を搭載し
た監視装置、局側制御装置間の電力系監視システムが経
済的に構成できる。

【０１５６】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムを光インタコネクトシステムに適
用した構成を図５９を用いて説明する。図５９に光イン
タコネクトシステムの構成を示す。図５９において、光
インタコネクトシステムは、並列信号の双方向伝送用の
光送受信回路７６４が搭載された通信装置７６２と、並
列信号の双方向伝送用の光送受信回路７６５が搭載され
た通信装置７６３と、Ｎ本の光ファイバ７０３−１、７
０３−２…、７０３−Ｎとを有する。通信装置７６２お
よび通信装置７６３は、図５２に示した構成と同様の構
成をしている。通信装置７６２および７６３は、同一建
家内の同一フロアーに設置される場合もあるし、ある距
離はなれた建家内にそれぞれ設置される場合もある。本
構成により製造が容易で、性能が安定し易く、簡易化、
小型化等の特長をもつ双方向並列信号用の光送受信回路
７６４または７６５を搭載した機器間伝送用の光インタ
コネクトシステムが経済的に構成できる。

【０１５７】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
光センシングシステムに適用した構成を図６０を用いて
説明する。図６０に光センシングシステムの構成を示
す。図６０において、光センシングシステムは、光ファ
イバ７０３と、該光ファイバ７０３の先端に接続された
光センサ部７６８と、光送受信回路７６７が搭載された
監視・制御部７６６とを有する。この構成の場合も、光
ファイバ１本で双方向伝送が可能で小型、量産性、経済
性が達成できる光送受信回路を使用するのでシステムが
経済的に構成できる。

【０１５８】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
光分配システムに適用した構成を図６１を用いて説明す
る。図６１に光分配システムの構成を示す。図６１にお
いて、光分配システムは、それぞれ光送受信回路が搭載
されている、複数の子装置７７０−１，７７０−２，７
７０−３と、光送受信回路７５３が搭載されている親装
置７６９と、複数の子装置と親装置７６９との光を分配
結合する光分岐結合器７５９−１および７５９−２と、
それらを接続する光ファイバ７０３とを有している。本
構成の場合も経済的な光分配システムが構成できる。

【０１５９】つぎに、上記光伝送モジュールを利用した
双方向光伝送システムの構成を図６２を用いて説明す
る。図６２に、図４９に示した送信電力制御信号方式に
よる光伝送システムを示す。図６２において、光伝送シ
ステムは、光送受信回路７５２が搭載されている通信装
置７７１と、７５３が搭載されている通信装置７７２
と、通信装置７７１と通信装置７７２とを接続する光フ
ァイバとを有する。このシステムの場合も光ファイバ１
本で双方向伝送が可能で小型、量産性、経済性が達成で
きる光送受信回路を使用するので経済的なシステムが構
成できる。

【０１６０】

【発明の効果】本発明の光伝送モジュールによれば、漏
話光の低減等の性能向上、光軸調整の容易性、高密度実
装化等による量産性、小型化、性能安定性の達成、多チ
ャネル化等の機能向上の容易性がはかられる。また、回
路機能部分と組み合わせることにより、経済性、量産性
に優れた光送受信回路の実現する。したがって、その光
送受信回路が搭載された通信装置等の小型、経済性によ
り双方向光伝送システムを経済的に実現させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＷＤＭブロック組立て部品の斜視図

【図２】ファイバ埋設ＷＤＭブロックの斜視図

【図３】ファイバクラッドの一部まで研磨した押さえ蓋
付きＷＤＭブロックの斜視図

【図４】４５°カット研磨したファイバブロックの斜視
図

【図５】干渉膜フィルタ蒸着を施したファイバブロック
の斜視図

【図６】再貼り合わせしたファイバブロックの斜視図

【図７】リードピンを付加して成るＷＤＭブロックの斜
視図

【図８】ＦＰＣユニットの斜視図

【図９】ＷＤＭ Ｏ／Ｅブロックの斜視図

【図１０】Ｅ／Ｏブロックの斜視図

【図１１】ＷＤＭ Ｏ／ＥブロックとＥ／Ｏブロックの
合体品の斜視図

【図１２】ＷＤＭ光伝送モジュールの斜視図

【図１３】並列多重化用に干渉膜フィルタ一括蒸着した
ＷＤＭブロックの斜視図

【図１４】フェイスプレートの断面構造

【図１５】フェイスプレートの計算モデル

【図１６】フェイスプレートの計算モデル

【図１７】損失とフェイスプレートの長さの計算結果

【図１８】損失と(n1×a)/(n2×b)の関係

【図１９】損失と(n1×a)/(n2×b)の関係

【図２０】損失と(n1×a)/(n2×b)の関係

【図２１】フェイスプレートにおけるの光ビームの伝搬

【図２２】フェイスプレートにおけるの光ビームの伝搬

【図２３】フェイスプレートにおけるの光ビームの伝搬

【図２４】フェイスプレートにおけるの光ビームの伝搬

【図２５】製造した光伝送モジュールの断面図及び平面
図。

【図２６】製造した光伝送モジュールの斜視図。

【図２７】光伝送モジュールの製造工程を示す各製造段
階の概略図。

【図２８】光伝送モジュールの工程フローチャート。

【図２９】放熱板を付けたレーザーダイオードの概略
図。

【図３０】光ファイバにフィルタ膜を形成するための工
程概略図。

【図３１】光ファイバの固定プラスチックを大形にした
場合の加工法を示す概略図。

【図３２】光ファイバ部のクラッドの一部を除去した方
式の加工法を示す概略図。

【図３３】樹脂封止した光伝送モジュールの構成図。

【図３４】冷却フィンを付けた樹脂封止光伝送モジュー
ルの構成図。

【図３５】セラミックキャリアを用いた光伝送モジュー
ルの断面図。

【図３６】セラミックキャリアを用いた光伝送モジュー
ルの構成図。

【図３７】光ファイバのガイド用スリーブを用いた光伝
送モジュールの構成図。

【図３８】2本の光ファイバを用いたピンポン伝送用光
伝送モジュールの構成図。

【図３９】1本の光ファイバによるピンポン伝送用光伝
送モジュールの構成図。

【図４０】光ファイバ部の光学系をガイド用スリーブを
用いて製造する組立・加工図。

【図４１】スリーブ付き光ファイバを一体化したモジュ
ー用基板。

【図４２】コルゲーションを用いた光伝送モジュールの
実施例を示す図。

【図４３】コルゲーションによる光入出力機構の原理を
示す図。

【図４４】コルゲーションによる光入出力機構の原理を
示す図。

【図４５】ホログラムによる光入出力機構の原理を示す
図。

【図４６】ホログラムを用いた光伝送モジュールの実施
例を示す図。

【図４７】ホログラムの製作方法を示す図。

【図４８】ホログラムの製作方法を示す図。

【図４９】本発明の実施例を示す送受信回路の構成図。

【図５０】本発明の実施例を示す送受信回路の構成図。

【図５１】本発明の実施例を示す送受信回路の構成図。

【図５２】本発明の実施例を示す送受信回路の構成図。

【図５３】本発明の実施例を示す送受信回路の構成図。

【図５４】本発明の双方向光伝送システムの一実施例で
ある光加入者系システム構成図。

【図５５】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である光ＬＡＮの構成図。

【図５６】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である無線アナログ伝送システムの構成図。

【図５７】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である光ＣＡＴＶシステムの構成図。

【図５８】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である電力系監視システムの構成図。

【図５９】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である光インタコネクトシステムの構成図。

【図６０】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である光センシングシステムの構成図。

【図６１】本発明の双方向光伝送システムの他の実施例
である光分配システムの構成図。

【図６２】双方向光伝送システムの他の実施例である光
伝送システムの構成図。

【符号の説明】

４００…ファイバ押さえ蓋、４０１…ピッグテールファ
イバ、４０１-1…ピッグテールファイバ芯線、４０１-2
…ファイバ端部、４０１-3…ピッグテールの根元、４０
２…ファイバブロック、４０２-1…ファイバ端面を含む
ファイバブロック面、４０３…ファイバ搭載ブロック、
４０４…ファイバ押さえ蓋研磨部、４０５…４５°切断
研磨面、４０６…干渉膜フィルタ、４０７…両４５°面
貼りあわせ部、４０８…リードピン、４０９-1…ＰＤ、
４０９-2…ＩＣ類、４０９-3…部品、４１０…ＦＰＣ、
４１１…ＰＤ受光用孔、４１２…ＰＤおよびＩＣ類を搭
載したＦＰＣユニット、４１３…ＦＰＣユニットを搭載
したＷＤＭブロック、４１４-1…集光レンズ、４１４-2
…ＬＤ、４１４-3…モニタＰＤ、４１５…ＬＤステム、
４１６…集光レンズ、ＬＤおよびモニタＰＤを搭載した
ＬＤステム、４１７…ＷＤＭ Ｏ／ＥブロックとＥ／Ｏ
ブロックの合体品、４１８…ＷＤＭ光伝送モジュール、
４１９…複数のファイバを並列搭載したファイバブロッ
ク、４２０…反射フィルタ、３０１…アルミナ基板、３
０２…フェイスプレート(FP)、３０３…封止ガラス、３
０４…厚膜配線回路、３０５…レーザダイオード(LD)、
３０６…放熱用ＡｌＮブロック、３０７…銅箔リード、
３０８…フォトダイオード(PD)、３０９…多層膜干渉フ
ィルタ、３１０…PDへの導波用光ファイバ、３１１…45
度反射面、３１２…導電性耐熱性ゴム、３１３…コバー
ルキャップ、３１４…封止用はんだ(Pb-Sn)、３１５…
入出力ピン、３１６…送信用LSI、３１７…受信用LSI、
３１８…エポキシ板、３１９…光ファイバ、３２０…FP
埋め込み用穴、３２１…ピン埋め込み用穴、３２２…LD
発光部、３２３…LD電極(Mo/Au)、３２４…金属膜(Ti/N
i/Au)、３２５…金属膜(Ni/Au)、３２６…96Pb4Snはん
だ、３２７…45度切断多層膜フィルタ形成面、３２８…
フェルール、３２９…光ファイバのクラッド、３３０…
光ファイバのコア、３３１…フェイスプレート基板、３
３２…めっき配線、３３３…ポリイミド保護膜、３３４
…シリコーン系封止樹脂、３３５…リードフレーム、３
３６…Pb/Snはんだ、３３７…冷却フィン、３３８…セ
ラミックキャリア内パッド、３３９…セラミックキャリ
ア枠、３４０…セラミックキャリア蓋、３４１…光カッ
プラー、３４２…多層膜干渉フィルタ(波長１．３μｍ
に対してはハーフミラー)、３４３…スリーブ、600…光
ファイバブロック、601…コルゲーション、602…フィル
タ、603…回路基板、604…LD、606…ヒートシンク、607
…PD、608…ケース、609…光ピックアップ、610…光ピ
ックアップ、611…コルゲーション、612…クラッド部、
612`…エバネッセンス光、613…コア部、614…感光性媒
質、７００・７００−１…光伝送モジュール、７０１・
７０１−１…受信増幅回路、７０２・７０２−１…光源
駆動回路、７０３・７０３−１・７０３−２・…７０３
−Ｎ…光ファイバ、７０４・７０４−１…出力電気信
号、７０５・７０５−１…入力電気信号、７０６…ＡＰ
Ｃ（光出力レベル自動制御）回路、７０７…高圧発生回
路、７１０…規準レベル信号、７１１…変調回路７１２
…比較回路、７１３…受信電気信号、７１４…変調回路
の出力信号、７１５…信号重畳回路、７５０・７５０−
１・７５０−２・７５０−３・７５０−Ｎ…加入者宅装
置、７５１…局装置、７５２・７５３・７６４・７６５
・７６７…光送受信回路、７５４−１・７５４−２・７
５４−３・７５４−４…ＬＡＮノード装置、７５５…中
心基地局装置、７５６…マイクロ基地局装置、７５７…
マイクロ基地局アンテナ、７５８…パーソナル移動体、
７５９・７５９−１・７５９−２…光分岐結合器、７６
０…監視装置、７６１…局側制御装置、７６２・７６３
・７７１・７７２…通信装置、７６６…監視・制御部、
７６８…光センサ部、７６９…親装置、７７０−１・７
７０−２・７７０−３…子装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 6/42 7132−2Ｋ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｍ 7514−4Ｍ Ｈ０４Ｊ 14/02 (72)発明者 斧田 誠一 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 桐山 利勝 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内 (72)発明者 前田 成道 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所情報通信事業部内

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光ファイバと結合し、光ファイバを介して
   光を伝送する光伝送モジュールにおいて、 光ファイバに設けられ、該光ファイバを伝搬する光を該
   光ファイバの伝搬軸と異なる方向に出射する出射手段
   と、光ファイバに設けられ、該光ファイバを伝搬する光
   を、該光ファイバの伝搬軸と異なる方向から入射する入
   射手段とのうち少なくとも１有することを特徴とする光
   伝送モジュール。
2. 【請求項２】請求項１において、前記出射手段もしくは
   前記入射手段は、該光ファイバに、該光ファイバの伝搬
   軸と角度を有して切断した切断面を有し、波長により反
   射率が異なるフィルタを前記切断面に備えることを特徴
   とする光伝送モジュール。
3. 【請求項３】請求項１において、前記入射手段がある場
   合には該入射手段に対応させて前記発光素子を備え、前
   記出射手段がある場合には該出射手段に対応させて受光
   素子を備えることを特徴とする光伝送モジュール。
4. 【請求項４】請求項３において、回路基板をさらに有
   し、 該回路基板は、少なくとも１部に光学的な透明窓を備え
   て、前記入射手段がある場合には該透明窓を介して前記
   入射手段と前記発光素子とを対向させ、前記出射手段が
   ある場合には該透明窓を介して前記出射手段と前記受光
   素子とを対向させて配置することを特徴とする光伝送モ
   ジュール。
5. 【請求項５】請求項４において、前記回路基板は、前記
   透明窓に、厚さ方向に平行な伝搬軸を持つフェースプレ
   ートをはめこむことを特徴とする光伝送モジュール。
6. 【請求項６】請求項３において、回路基板をさらに有
   し、 該回路基板は、厚さ方向に平行な伝搬軸を持つフェース
   プレートで構成され、前記入射手段がある場合には該フ
   ェースプレートを介して前記入射手段と前記発光素子と
   を対向させ、前記出射手段がある場合には該フェースプ
   レートを介して前記出射手段と前記受光素子とを対向さ
   せて配置することを特徴とする光伝送モジュール。
7. 【請求項７】請求項２において、前記出射手段もしくは
   前記入射手段の切断面は、前記光ファイバの伝搬軸に対
   して45度の角度を有することを特徴とする光伝送モジュ
   ール。
8. 【請求項８】請求項２において、前記フィルタは、多層
   膜干渉フィルタにより形成することを特徴とする光伝送
   モジュール。
9. 【請求項９】請求項６において、前記フェースプレート
   は、発光素子と、受光素子と、送受信回路部品とのうち
   少なくとも１の部品を配置する面側を樹脂封止されるこ
   とを特徴とする光伝送モジュール。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記樹脂封止した部
    品上に設けられ、放熱用の放熱フィンをさらに有するこ
    とを特徴とする光伝送モジュール。
11. 【請求項１１】請求項１において、前記光ファイバを固
    定するファイバブロックをさらに有することを特徴とす
    る光伝送モジュール。
12. 【請求項１２】請求項１１において、前記ファイバブロ
    ックは、光学的な透明窓を備えて発光素子および受光素
    子を配置する回路基板と、リードピンとを備えることを
    特徴とする光伝送モジュール。
13. 【請求項１３】請求項１１において、前記ファイバブロ
    ックは、母材料として、熱膨張係数および研磨性がファ
    イバ材料と同程度の材料を用いることを特徴とする光伝
    送モジュール。
14. 【請求項１４】請求項１において、前記出射手段もしく
    は前記入射手段は、前記光ファイバのファイバクラッド
    の一部を面として得られる、光ファイバの軸方向に平行
    な平面を備え、該平面を研磨し、該平面にファイバ軸に
    垂直な光学的コルゲーションを施すことを特徴とする光
    伝送モジュール。
15. 【請求項１５】請求項１において、前記出射手段もしく
    は前記入射手段は、前記光ファイバのファイバクラッド
    の一部を面として得られる、光ファイバの軸方向に平行
    な平面を備え、該平面を研磨し、該平面に光学的ホログ
    ラムを形成することを特徴とする光伝送モジュール。
16. 【請求項１６】請求項１１において、前記ファイバブロ
    ックは、前記光ファイバを複数有し、 該光ファイバのそれぞれに対応させて、発光素子および
    ／または受光素子をさらに備えることを特徴とする光伝
    送モジュール。
17. 【請求項１７】光ファイバと結合し、光ファイバを介し
    て光を伝送する光伝送モジュールにおいて、 光ファイバに設けられ、該光ファイバを伝搬する光を該
    光ファイバの伝搬軸と異なる方向に偏向する偏向手段を
    有することを特徴とする光伝送モジュール。
18. 【請求項１８】光ファイバの少なくとも一部に該光ファ
    イバと一体化したブロックを形成し、該ブロックととも
    に光ファイバを該光ファイバの伝搬軸と角度を有して切
    断し、該切断面を研磨し、少なくともどちらかの切断研
    磨面に、反射率に波長選択性のあるフィルタを形成し、
    両切断研磨面を切断前の同位置に光学的に貼り合わせる
    ことを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。
19. 【請求項１９】請求項１８において、回路基板を用意
    し、該回路基板に光学的な透明窓をあけ、該回路基板の
    一方面に該光ファイバブロックを、前記フィルタの所定
    の波長の光の反射方向に該透明窓が位置するように装着
    し、該透明窓を介して発光素子または受光素子を配置す
    ることを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。
20. 【請求項２０】光ファイバの少なくとも一部に該光ファ
    イバと一体化したブロックを形成し、該ブロックととも
    に光ファイバの途中と先端とを該光ファイバの伝搬軸と
    角度を有して切断し、該切断面を研磨し、該切断研磨面
    に、反射率に波長選択性のあるフィルタを形成し、両切
    断研磨面を切断前の同位置に光学的に貼り合わせ、該光
    ファイバブロック上に回路基板を装着し、該回路基板前
    記フィルタの所定の波長の光の反射方向に光学的な透明
    窓をあけ、光ファイバの途中の切断面に該透明窓を介し
    て受光素子を対向させ、光ファイバの先端の切断面に該
    透明窓を介して発光素子を対向させて配置することを特
    徴とする光伝送モジュールの製造方法。
21. 【請求項２１】熱膨張係数および研磨性がファイバ材料
    と同程度の材料で形成されたファイバブロックに、ファ
    イバを固定するための溝を有し、該溝にファイバを設置
    し、光学的透明接着剤にて光ファイバを充填固定し、フ
    ァイバクラッドのあらかじめ決められた位置まで該ファ
    イバブロックの上面を研磨し、該ファイバブロックの上
    面に偏向素子を設け、少なくとも一部に透明窓を有する
    回路基板を該支持体表面に装着し、前記透明窓を介して
    発光素子または受光素子を搭載することを特徴とする光
    伝送モジュールの製造方法。
22. 【請求項２２】フェルールにファイバを挿入固定し、該
    フェルールを切断研磨し、一方の切断研磨面に干渉膜フ
    ィルタを蒸着し、他方のフェルールと共にスリーブに挿
    入して接着固定し、ファイバ素線外周もしくはファイバ
    クラッド途中まで研磨し、他の支持体表面に埋設固定
    し、前記支持体表面に偏向素子を設け、少なくとも一部
    に透明窓を有する回路基板を該支持体表面に装着し、前
    記透明窓を介して発光素子または受光素子を搭載するこ
    とを特徴とする光伝送モジュールの製造方法。
23. 【請求項２３】請求項２１または２２において、前記偏
    向素子は、前記ファイバクラッドの上面に光学的コルゲ
    ーションを施すことを特徴とする光伝送モジュールの製
    造方法。
24. 【請求項２４】請求項２１または２２において、前記偏
    向素子は、前記ファイバクラッドの上面に光学的ホログ
    ラムを形成することを特徴とする光伝送モジュールの製
    造方法。
25. 【請求項２５】光ファイバに、該光ファイバの伝搬軸と
    角度を有して切断した切断面を有し、反射率に波長選択
    性のあるフィルタを前記切断面に備える出射手段と、該
    光ファイバ端部に、該光ファイバの伝搬軸と角度を有し
    て切断した切断面を備える入射手段と、前記入射手段に
    対向させて設けられ、光を該入射手段に入力する発光素
    子と、前記出射手段に対向させて設けられ、該出射手段
    からの光を受光して電気信号に変換する受光素子とを有
    する光伝送モジュールと、 電気信号を入力し、入力した電気信号にしたがって前記
    発光素子を駆動させる光源駆動回路と、 前記受光素子からの電気信号を増幅する受信増幅回路と
    を有することを特徴とする光送受信回路。
26. 【請求項２６】請求項２５において、前記受光素子で受
    光した受光電力と、所定の受光電力の基準レベルとを比
    較し電力の差を出力する比較回路と、該比較回路の出力
    信号に基づいて送信電力制御信号を出力する変調回路
    と、該送信電力制御信号と前記光源駆動回路からの駆動
    信号とを重畳し前記光源駆動回路に入力する重畳回路と
    をさらに有することを特徴とする光送受信回路。 【請求項２６】光ファイバに、該光ファイバの伝搬軸と
    角度を有して切断した切断面を有し、反射率に波長選択
    性のあるフィルタを前記切断面に備える出射手段と、該
    光ファイバ端部に、該光ファイバの伝搬軸と角度を有し
    て切断した切断面を備える入射手段と、前記入射手段に
    対向させて設けられ、光を該入射手段に入力する発光素
    子と、前記出射手段に対向させて設けられ、該出射手段
    からの光を受光して電気信号に変換する受光素子とを有
    する光伝送モジュールと、 電気信号を入力し、入力した電気信号にしたがって前記
    発光素子を駆動させる光源駆動回路と、 前記受光素子からの電気信号を増幅する受信増幅回路と
    を有する光送受信回路を対向して有し、 該光送受信回路は、光ファイバを介して対向する光送受
    信回路と送受信し、該対向する光送受信回路がそれぞれ
    有する各発光素子の発光する光の波長を異ならせること
    を特徴とする光伝送システム。