JPH08171031A - Optical communication system - Google Patents

Optical communication system

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JPH08171031A
JPH08171031A JP33323894A JP33323894A JPH08171031A JP H08171031 A JPH08171031 A JP H08171031A JP 33323894 A JP33323894 A JP 33323894A JP 33323894 A JP33323894 A JP 33323894A JP H08171031 A JPH08171031 A JP H08171031A
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JP
Japan
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light
optical
waveguide
optical fiber
light emitting
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JP33323894A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiko Hiroe
昭彦 廣江
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To provide an optical communication system having high availability of light and capable of performing wholly dual bidirectional communication by a single optical fiber. CONSTITUTION: A light emitting/receiving device for optical transmission 21A, provided with a grating coupler 15A provided on a waveguide arranged on a silicon substrate on which a photodiode 11 is formed and a semiconductor laser 16A opposing to the grating coupler 15A, and a light emitting/receiving device for optical transmission 21B of the same type are arranged on the respective terminals and these light emitting/receiving devices for optical transmission are connected by means of an optical fiber 17. At the time of transmission, light beams from light emitting elements 16A, 16B having different light emitting wave lengths for every terminal are totally reflected by the grating couplers 15A, 15B, respectively, and transmitted to a terminal on the other side through the optical fiber 17. At the time of reception, an optical signal transmitted from the terminal on the other side through the optical fiber 17 is coupled to a waveguide 25 by means of the grating couplers 15A, 15B and received by photoelectrically converted by means of the photodiode 11 on the silicon substrate.

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、伝送路に光ファイバケ
ーブルを使用した光通信システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical communication system using an optical fiber cable for a transmission line.

【0002】[0002]

【従来の技術】伝送路に光ファイバケーブルを使用した
光通信システムは、低損失で伝送距離を伸ばすことがで
き、広帯域で多量の情報が伝達でき、電磁誘導や雷の妨
害を低減でき、光ファイバが細径・軽量で可撓性があ
り、布設が容易であって、今後大きな発展が期待されて
いる。
2. Description of the Related Art An optical communication system using an optical fiber cable as a transmission line can extend a transmission distance with low loss, can transmit a large amount of information in a wide band, and can reduce electromagnetic induction and lightning interference. Since the fiber has a small diameter, light weight, flexibility, and is easy to lay, it is expected to make great progress in the future.

【0003】このような光通信システムにおいて、単一
の光ファイバを用いて双方向の通信を可能にした一芯双
方向伝送装置としては、ハーフミラーを使用するタイ
プ、導波路に方向性結合器を使用するタイプ、レーザダ
イオード(LD)を受光兼用素子として使用するLDト
ランシーバタイプ、フォトダイオード(PD)を受信反
射兼用素子として使用するPDトランシーバタイプなど
が知られている。
In such an optical communication system, as a one-core bidirectional transmission device capable of bidirectional communication using a single optical fiber, a type using a half mirror, a directional coupler in a waveguide is used. There are known types such as a type that uses a laser diode (LD), an LD transceiver type that uses a laser diode (LD) as an element that also serves as a light receiving element, and a PD transceiver type that uses a photodiode (PD) as an element that also serves as a receiving and reflecting element.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述の従来の光通信シ
ステムの内で、ハーフミラーを使用するタイプでは、調
整個所が比較的多いことと、双方向通信は可能ではある
が、光の利用効率が低下するという問題がある。また、
導波路に方向性結合器を使用するタイプ、レーザダイオ
ード(LD)を受光兼用素子として使用するLDトラン
シーバタイプ、フォトダイオード(PD)を受信反射兼
用素子として使用するPDトランシーバタイプでは、調
整個所が多いと共に、基本的に全2重の双方向通信が難
しいという問題がある。
Among the conventional optical communication systems described above, the type using a half mirror has a relatively large number of adjustment points and two-way communication is possible, but the light utilization efficiency is high. There is a problem that Also,
There are many adjustment points in the type that uses a directional coupler in the waveguide, the LD transceiver type that uses the laser diode (LD) as the light-receiving and dual-use element, and the PD transceiver type that uses the photodiode (PD) as the receiving and dual-use element. At the same time, there is a problem that full duplex bidirectional communication is basically difficult.

【0005】本発明は、前述したようなこの種の光通信
システムの現状に鑑みてなされたものであり、その目的
は、光の利用効率が高く、一芯の光ファイバで全2重の
双方向通信が可能な光通信システムを提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the present situation of the optical communication system of this kind as described above, and an object thereof is high utilization efficiency of light and full duplex of a single optical fiber. An object is to provide an optical communication system capable of bidirectional communication.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、受光素子が形成された半導
体基板と、該半導体基板上に設けられた導波路と、該導
波路に配設された導波路結合素子と、該導波路結合素子
に対向配置された発光素子とを備えた光伝送用受発光装
置が、各端末に配設され、これらの光伝送用受発光装置
が、互いに光ファイバによって接続されて構成される光
通信システムであり、前記発光素子の発光波長が前記端
末ごとに異なる値に設定され、前記導波路結合素子が、
前記光ファイバを介して相手側端末から伝送される光信
号を前記導波路に結合することにより、前記光信号が前
記受光素子で光電変換されて受信され、且つ前記発光素
子の光を、前記導波路結合素子で全反射することによ
り、前記発光素子の光が、光信号として前記光ファイバ
に導かれて相手側端末に伝送されるように構成されてい
ることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a semiconductor substrate on which a light receiving element is formed, a waveguide provided on the semiconductor substrate, and the waveguide. An optical transmission / reception device for optical transmission, which includes a waveguide coupling element disposed in the optical waveguide coupling element and a light emitting element disposed opposite to the waveguide coupling element, is disposed in each terminal. Is an optical communication system configured by being connected to each other by an optical fiber, the emission wavelength of the light emitting element is set to a different value for each terminal, the waveguide coupling element,
By coupling an optical signal transmitted from the other terminal via the optical fiber to the waveguide, the optical signal is photoelectrically converted by the light receiving element and received, and the light of the light emitting element is guided by the light guide element. By being totally reflected by the waveguide coupling element, the light of the light emitting element is guided to the optical fiber as an optical signal and transmitted to the other party's terminal.

【0007】同様に前記目的を達成するために、請求項
2記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記導
波路結合素子が、グレーティングカプラであることを特
徴とするものである。
Similarly, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the waveguide coupling element is a grating coupler.

【0008】同様に前記目的を達成するために、請求項
3記載の発明は、請求項1記載の発明において、前記導
波路結合素子が、プリズムカプラであることを特徴とす
るものである。
Similarly, in order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1, characterized in that the waveguide coupling element is a prism coupler.

【0009】[0009]

【作用】本発明では、受光素子が形成された半導体基板
上に設けられた導波路に配設された導波路結合素子と、
該導波路結合素子に対して配置された発光素子とを備え
た光伝送用受発光装置が、各端末に配設され、これらの
光伝送用受発光装置が、互いに光ファイバによって接続
されており、送信時には、端末ごとに異った発光波長が
設定された発光素子からの光が、導波路結合素子によっ
て全反射され、光ファイバを介して光信号として相手端
末に伝送される。また、受信時には、光ファイバを介し
て相手側端末から伝送される光信号が、導波路結合素子
によって導波路に結合され、相手端末からの光信号は、
半導体基板の受光素子で光電変換されて受信される。
According to the present invention, a waveguide coupling element disposed in a waveguide provided on a semiconductor substrate on which a light receiving element is formed,
An optical transmission / reception device including a light emitting element arranged with respect to the waveguide coupling element is disposed in each terminal, and these optical transmission / reception devices are connected to each other by an optical fiber. At the time of transmission, the light from the light emitting element in which the emission wavelength different for each terminal is set is totally reflected by the waveguide coupling element and transmitted to the partner terminal as an optical signal through the optical fiber. Further, at the time of reception, the optical signal transmitted from the partner terminal via the optical fiber is coupled to the waveguide by the waveguide coupling element, and the optical signal from the partner terminal is
It is photoelectrically converted by the light receiving element of the semiconductor substrate and received.

【0010】[0010]

【実施例】【Example】

[第1の実施例]先ず、本発明の第1の実施例を、図1
及び図2を参照して説明する。図1は本発明の第1の実
施例の全体構成を示す説明図、図2は本実施例の要部の
構成を示す説明図である。
[First Embodiment] First, the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the present embodiment.

【0011】本実施例では、図1に示すように、各端末
に光通信用受発光装置21A、21Bが配設され、これ
らの光通信用受発光装置21A、21Bが、光ファイバ
17によって相互に接続されている。光通信用受発光装
置21Aは、半導体基板部20と、この半導体基板部2
0に対して配置された半導体レーザ16Aとからなって
おり、半導体基板部20は、pinフォトダイオード1
1が、一端側に形成されたシリコン基板10上に、導波
路25が形成された構成になっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, optical communication light-receiving / emitting devices 21A and 21B are provided in each terminal, and these optical communication light-emitting / receiving devices 21A and 21B are mutually connected by an optical fiber 17. It is connected to the. The optical communication light receiving and emitting device 21A includes a semiconductor substrate portion 20 and the semiconductor substrate portion 2
0 and the semiconductor laser 16A arranged with respect to the semiconductor substrate section 20.
1 has a configuration in which the waveguide 25 is formed on the silicon substrate 10 formed on one end side.

【0012】この導波路25は、屈折率1.46、膜厚
1μmのバッファ層12、屈折率1.52、膜厚1.4
6μmの導波路層13及び屈折率1.46膜厚0.8μ
mのクラッド層14とからなり、半導体基板部20の他
端側において、クラッド層14には、光ファイバ17か
らの光を導波路25内に励振する導波路結合素子とし
て、周期が0.83μmのグレーティングカプラ15A
が形成されている。また、フォトダイオード11位置に
おいて、バッファ層12の厚みが0.1μmとなるよう
に、バッファ層12の厚みがテーパ状に変化され、導波
光がフォトダイオード11に吸収されるように構成さ
れ、対応する位置において、導波路層13及びクラッド
層14の厚みもテーパ状に変化され、導波光の散乱を防
止するように構成されている。
The waveguide 25 has a refractive index of 1.46, a buffer layer 12 having a film thickness of 1 μm, a refractive index of 1.52 and a film thickness of 1.4.
6 μm waveguide layer 13 and refractive index 1.46 film thickness 0.8 μ
m of the cladding layer 14, and on the other end side of the semiconductor substrate portion 20, the cladding layer 14 has a period of 0.83 μm as a waveguide coupling element for exciting the light from the optical fiber 17 into the waveguide 25. Grating coupler 15A
Are formed. Further, at the position of the photodiode 11, the thickness of the buffer layer 12 is tapered so that the thickness of the buffer layer 12 becomes 0.1 μm, and the guided light is absorbed by the photodiode 11. The thicknesses of the waveguide layer 13 and the clad layer 14 are also changed to taper at the positions where the light is guided, so that the waveguide light is prevented from being scattered.

【0013】前記グレーティングカプラ15Aに対向し
て、半導体レーザ16Aが配置され、半導体レーザ16
Aからの波長が780nmの光が、レンズ22によって
平行光とされて、グレーティングカプラ15Aに入射角
度45°で入射され、グレーティングカプラ15Aで全
反射され、レンズ23に入射して集束され、光ファイバ
17を介して、光伝送用受発光装置21Bに伝送される
ように構成されている。また、光伝送用受発光装置21
Bから、光ファイバ17を介して、伝送される波長68
0nmの光は、レンズ23で平行光にされてグレーティ
ングカプラ15Aに、45°の入射角で入射され、グレ
ーティングカプラ15Aによって、導波路25内に励振
されてフォトダイオード11で、光電変換されて受信さ
れるように構成されている。
A semiconductor laser 16A is arranged to face the grating coupler 15A, and the semiconductor laser 16A
Light having a wavelength of 780 nm from A is collimated by the lens 22 and is incident on the grating coupler 15A at an incident angle of 45 °, is totally reflected by the grating coupler 15A, is incident on the lens 23, and is converged. It is configured to be transmitted to the light transmission / reception device 21B for optical transmission via 17. In addition, the light transmitting / receiving device 21 for optical transmission
The wavelength 68 transmitted from B via the optical fiber 17
The light of 0 nm is collimated by the lens 23 and is incident on the grating coupler 15A at an incident angle of 45 °. The light is excited in the waveguide 25 by the grating coupler 15A, photoelectrically converted by the photodiode 11, and received. It is configured to be.

【0014】一方、光伝送用受発光装置21Bにおいて
は、半導体レーザ16Bの光の波長が680nmであ
り、グレーティングカプラ15Bの周期が0.97μm
であるが、それ以外の部分の構成は、すでに説明した光
伝送用受発光装置21Aと同一である。
On the other hand, in the optical transmission / reception device 21B, the wavelength of the light from the semiconductor laser 16B is 680 nm and the period of the grating coupler 15B is 0.97 μm.
However, the configuration of the other parts is the same as that of the light transmission / reception device 21A for optical transmission described above.

【0015】このような構成の本実施例の動作を説明す
る。本実施例の光通信に際しては、光伝送用受発光装置
21Aの半導体レーザ16Aからは、波長780nmの
光が発せられ、この光は、レンズ22で平行光にされ、
45°の入射角でグレーティングカプラ15Aに入射さ
れ、周期が0.83μmのグレーティングカプラ15A
によって、100%の反射確率で全反射される。このよ
うに全反射された光は、レンズ23に入射し集束されて
光ファイバ17に導かれ、光ファイバ17によって光伝
送用受発光装置21Bに伝送される。
The operation of this embodiment having such a configuration will be described. In the optical communication of the present embodiment, the semiconductor laser 16A of the light transmitting / receiving device 21A for optical transmission emits light having a wavelength of 780 nm, and this light is collimated by the lens 22.
The grating coupler 15A is incident on the grating coupler 15A at an incident angle of 45 ° and has a period of 0.83 μm.
Is totally reflected with a reflection probability of 100%. The light totally reflected in this way enters the lens 23, is focused, is guided to the optical fiber 17, and is transmitted to the optical transmission / reception device 21B by the optical fiber 17.

【0016】このようにして、光伝送用受発光装置21
Bに伝送された光は、レンズ23で平行光にされてグレ
ーティングカプラ15Bに、45°の入射角で入射さ
れ、周期0.97μmのグレーティングカプラ15Bに
よって、ほぼ70%の結合確率で導波路25内に励振さ
れ、フォトダイオード11で光電変換されてほぼ90%
の受信確率で受信される。
In this way, the light transmitting / receiving device 21 for optical transmission is used.
The light transmitted to B is collimated by the lens 23 and is incident on the grating coupler 15B at an incident angle of 45 °. The grating coupler 15B having a period of 0.97 μm causes the waveguide 25 to have a coupling probability of about 70%. It is excited inside and is photoelectrically converted by the photodiode 11 and is almost 90%.
It is received with the reception probability of.

【0017】一方、光伝送用受発光装置21Bの半導体
レーザ16Bからは、波長680nmの光が発せられ、
この光は、レンズ22で平行光にされ、45°の入射角
でグレーティングカプラ15Bに入射され、周期が0.
97μmのグレーティングカプラ15Bによって、10
0%の反射確率で全反射される。このように全反射され
た光は、レンズ23に入射され集束されて光ファイバ1
7に導かれ、光ファイバ17によって光伝送用受発光装
置21Aに伝送される。
On the other hand, the semiconductor laser 16B of the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission emits light having a wavelength of 680 nm.
This light is collimated by the lens 22, is incident on the grating coupler 15B at an incident angle of 45 °, and has a period of 0.
With a 97 μm grating coupler 15B, 10
Total reflection is performed with a reflection probability of 0%. The light totally reflected in this way is made incident on the lens 23 and focused to form the optical fiber 1.
7 and is transmitted to the light transmission / reception device 21A for optical transmission by the optical fiber 17.

【0018】このようにして、光伝送用受発光装置21
Aに伝送された光は、レンズ23で平行光にされてグレ
ーティングカプラ15Aに、45°の入射角で入射さ
れ、周期0.83μmのグレーティングカプラ15Aに
よって、ほぼ70%の結合確率で導波路25内に励振さ
れ、フォトダイオード11で光電変換されて、ほぼ90
%の受信確率で受信される。
In this way, the optical transmission / reception device 21 is used.
The light transmitted to A is collimated by the lens 23 and is incident on the grating coupler 15A at an incident angle of 45 °. The grating coupler 15A having a period of 0.83 μm causes the waveguide 25 to have a coupling probability of about 70%. It is excited inside and photoelectrically converted by the photodiode 11,
It is received with a% reception probability.

【0019】このように、本実施例によると、光伝送用
受発光装置21Aの半導体レーザ16Aから発せられる
波長780nmの光は、周期が0.83μmのグレーテ
ィングカプラ15Aによって全反射され、光伝送用受発
光装置21Aの導波路25内に励振されることはなく、
光ファイバ17を介して光伝送用受発光装置21Bに伝
送され、周期0.97μmのグレーティングカプラ15
Bによって、光伝送用受発光装置21Bの導波路25内
に励振され、フォトダイオード11で光電変換されて受
信される。
As described above, according to this embodiment, the light having the wavelength of 780 nm emitted from the semiconductor laser 16A of the light transmitting / receiving device 21A for optical transmission is totally reflected by the grating coupler 15A having a period of 0.83 μm, and is used for optical transmission. It is not excited in the waveguide 25 of the light emitting and receiving device 21A,
The grating coupler 15 having a period of 0.97 μm is transmitted to the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission through the optical fiber 17.
B is excited in the waveguide 25 of the optical transmission / reception device 21B, photoelectrically converted by the photodiode 11, and received.

【0020】同様に、光伝送用受発光装置21Bの半導
体レーザ16Bから発せられる波長680nmの光は、
周期が0.97μmのグレーティングカプラ15Bによ
って全反射され、光伝送用受発光装置21Bの導波路2
5内に励振されることなく、光ファイバ17を介して光
伝送用受発光装置21Aに伝送され、周期0.83μm
のグレーティングカプラ15Aによって、光伝送用受発
光装置21Aの導波路25内に励振され、フォトダイオ
ード11で光電変換されて受信される。従って、本実施
例によると、一芯の光ファイバでの簡単な構成により、
高い光利用効率下で全2重の双方向通信を実行すること
が可能になる。
Similarly, the light having a wavelength of 680 nm emitted from the semiconductor laser 16B of the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission is
The light is totally reflected by the grating coupler 15B having a period of 0.97 μm, and the waveguide 2 of the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission is used.
5 is transmitted to the light transmitting / receiving device 21A for optical transmission through the optical fiber 17 without being excited in the optical fiber 5, and the period is 0.83 μm.
The grating coupler 15A excites the light in the waveguide 25 of the light transmitting / receiving device 21A for optical transmission, photoelectrically converts it by the photodiode 11, and receives it. Therefore, according to the present embodiment, the simple configuration of the single-core optical fiber
It becomes possible to perform full duplex two-way communication under high light utilization efficiency.

【0021】[第2の実施例]本発明の第2の実施例
を、図3を参照して説明する。図3は本発明の第2の実
施例の要部の構成を示す説明図である。
[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the configuration of the main part of the second embodiment of the present invention.

【0022】本実施例は、図3に示すように、導波路結
合素子として、第1の実施例のグレーティングカプラに
代えて、アッペ数が50以下のフリントガラスで形成さ
れたプリズムカプラ30A、30Bが設けられている。
このプリズムカプラ30A、30Bの屈折率は、波長6
80nmで1.7936、波長780nmで1.785
6であり、このプリズムカプラ30への入射角は、光伝
送用受発光装置21Aでは56.8°、光伝送用受発光
装置21Bでは、57.3°に設定されている。本実施
例のその他の部分の構成は、すでに説明した第1の実施
例と同一なので、重複する説明は行なわない。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, as the waveguide coupling element, instead of the grating coupler of the first embodiment, prism couplers 30A and 30B made of flint glass with an Appe number of 50 or less are used. Is provided.
The prism couplers 30A and 30B have a refractive index of 6
1.7936 at 80 nm, 1.785 at 780 nm
The angle of incidence on the prism coupler 30 is set to 56.8 ° for the optical transmission / reception device 21A and 57.3 ° for the optical transmission / reception device 21B. The configuration of the other parts of this embodiment is the same as that of the first embodiment already described, and therefore a duplicate description will not be given.

【0023】このような構成の本実施例の動作を説明す
る。本実施例の光通信に際しては、光伝送用受発光装置
21Aの半導体レーザ16Aからは、波長780nmの
光が発せられ、この光は、レンズ22で平行光にされ、
56.8°の入射角でプリズムカプラ30Aに入射さ
れ、プリズムカプラ30Aによって、100%の反射確
率で全反射される。このように全反射された光は、レン
ズ23に入射し集束されて光ファイバ17に導かれ、光
ファイバ17によって光伝送用受発光装置21Bに伝送
される。
The operation of this embodiment having such a configuration will be described. In the optical communication of the present embodiment, the semiconductor laser 16A of the light transmitting / receiving device 21A for optical transmission emits light having a wavelength of 780 nm, and this light is collimated by the lens 22.
The light is incident on the prism coupler 30A at an incident angle of 56.8 °, and is totally reflected by the prism coupler 30A with a reflection probability of 100%. The light totally reflected in this way enters the lens 23, is focused, is guided to the optical fiber 17, and is transmitted to the optical transmission / reception device 21B by the optical fiber 17.

【0024】このようにして、光伝送用受発光装置21
Bに伝送された光は、レンズ23で平行光にされてプリ
ズムカプラ30Bに、57.3°の入射角で入射され、
プリズムカプラ30Bによって、ほぼ70%の結合確率
で導波路25内に励振され、フォトダイオード11で光
電変換されて、ほぼ90%の受信確率で受信される。
In this way, the light transmitting / receiving device 21 for optical transmission is used.
The light transmitted to B is collimated by the lens 23 and is incident on the prism coupler 30B at an incident angle of 57.3 °.
The prism coupler 30B excites the light in the waveguide 25 with a coupling probability of approximately 70%, photoelectrically converts it in the photodiode 11, and receives it with a reception probability of approximately 90%.

【0025】一方、光伝送用受発光装置21Bの半導体
レーザ16Bからは、波長680nmの光が発せられ、
この光は、レンズ22で平行光にされ、57.3°の入
射角でプリズムカプラ30Bに入射され、プリズムカプ
ラ30Bによって、100%の反射確率で全反射され
る。このように全反射された光は、レンズ23に入射し
集束されて光ファイバ17に導かれ、光ファイバ17に
よって光伝送用受発光装置21Aに伝送される。
On the other hand, the semiconductor laser 16B of the optical transmission / reception device 21B emits light having a wavelength of 680 nm,
This light is collimated by the lens 22, enters the prism coupler 30B at an incident angle of 57.3 °, and is totally reflected by the prism coupler 30B with a reflection probability of 100%. The light totally reflected in this way enters the lens 23, is focused, is guided to the optical fiber 17, and is transmitted to the optical transmission / reception device 21A by the optical fiber 17.

【0026】このようにして、光伝送用受発光装置21
Aに伝送された光は、レンズ23で平行光にされてプリ
ズムカプラ30Aに、入射角56.8°の入射角で入射
され、プリズムカプラ30Aによって、ほぼ70%の結
合確率で導波路25内に励振され、フォトダイオード1
1で光電変換され、ほぼ90%の受信確率で受信され
る。
In this way, the light transmitting / receiving device 21 for optical transmission is used.
The light transmitted to A is collimated by the lens 23 and is incident on the prism coupler 30A at an incident angle of 56.8 °, and the prism coupler 30A guides the light inside the waveguide 25 with a coupling probability of about 70%. Photodiode 1
The signal is photoelectrically converted at 1 and is received with a reception probability of almost 90%.

【0027】このように、本実施例によると、光伝送用
受発光装置21Aの半導体レーザ16Aから発せられる
波長780nmの光は、プリズムカプラ30Aによって
全反射され、光伝送用受発光装置21Aの導波路25内
に励振されることはなく、光ファイバ17を介して光伝
送用受発光装置21Bに伝送され、プリズムカプラ30
Bによって、光伝送用受発光装置21Bの導波路25内
に励振され、フォトダイオード11により光電変換され
て受信される。
As described above, according to this embodiment, the light having the wavelength of 780 nm emitted from the semiconductor laser 16A of the light transmission / reception device 21A for optical transmission is totally reflected by the prism coupler 30A and guided by the light transmission / reception device 21A for optical transmission. It is not excited in the waveguide 25 but is transmitted to the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission through the optical fiber 17, and the prism coupler 30 is used.
B is excited in the waveguide 25 of the optical transmission / reception device 21B, photoelectrically converted by the photodiode 11, and received.

【0028】同様に、光伝送用受発光装置21Bの半導
体レーザ16Bから発せられる波長680nmの光は、
プリズムカプラ30Bによって全反射され、光伝送用受
発光装置21Bの導波路25内に励振されることなく、
光ファイバ17を介して光伝送用受発光装置21Aに伝
送され、プリズムカプラ30Aによって、光伝送用受発
光装置21Aの導波路25内に励振され、フォトダイオ
ード11で光電変換されて受信される。
Similarly, the light having a wavelength of 680 nm emitted from the semiconductor laser 16B of the light transmitting / receiving device 21B for optical transmission is
The light is totally reflected by the prism coupler 30B and is not excited in the waveguide 25 of the optical transmission / reception device 21B.
The light is transmitted to the light transmission / reception device 21A for optical transmission through the optical fiber 17, excited by the prism coupler 30A into the waveguide 25 of the light transmission / reception device 21A for optical transmission, photoelectrically converted by the photodiode 11, and received.

【0029】従って、本実施例によると、一芯の光ファ
イバでの簡単な構成により、高い光利用効率下で全2重
の双方向通信を実行することが可能になり、さらに、半
導体レーザ16A、16Bからの光の波長が変動して
も、光伝送用受発光装置21A、21Bのフォトダイオ
ード11での受信強度の減衰がない安定した状態で、双
方向通信を行なうことが可能になる。
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to perform full-duplex bidirectional communication with high light utilization efficiency with a simple structure using a single-core optical fiber, and further, the semiconductor laser 16A. , 16B, the bidirectional communication can be carried out in a stable state in which the reception intensity at the photodiodes 11 of the optical transmission / reception devices 21A, 21B is not attenuated even when the wavelengths of the light from the optical transmissions, 16B vary.

【0030】なお、各実施例では、半導体基板としてシ
リコン基板を使用し、比較的短波長の半導体レーザを使
用した場合を説明したが、本発明は、これらの実施例に
限定されるものではなく、半導体基板として例えばリン
化インジューム基板を使用し、より長波長の半導体レー
ザを使用することも可能である。また、各実施例では、
導波路結合素子として、グレーティングカプラとプリズ
ムカプラをそれぞれ使用した場合を説明したが、本発明
は各実施例に限定されるものでなく、導波路結合素子と
して干渉膜カプラを使用することも可能である。
In each of the embodiments, the case where a silicon substrate is used as the semiconductor substrate and a semiconductor laser having a relatively short wavelength is used has been described, but the present invention is not limited to these embodiments. It is also possible to use, for example, a phosphide-indium substrate as the semiconductor substrate and to use a semiconductor laser having a longer wavelength. Also, in each example,
Although the case where the grating coupler and the prism coupler are used as the waveguide coupling element has been described, the present invention is not limited to the embodiments, and an interference film coupler can be used as the waveguide coupling element. is there.

【0031】[0031]

【発明の効果】請求項1記載または請求項2記載の発明
によると、送信時には、端末ごとに異った発光波長が設
定された発光素子からの光が、半導体基板上に設けられ
た導波路に形成された導波路結合素子によって全反射さ
れ、光ファイバを介して相手端末に光信号として伝送さ
れ、受信時には、光ファイバを介して相手側端末から伝
送される光信号が、導波路結合素子によって導波路に結
合され、半導体基板の受光素子で光電変換されて受信さ
れるので、単一の光ファイバを用い、調整個所の少ない
簡単な構成により、製造コストが低減すると共に、高い
光利用効率下で全2重の双方向通信を実行することが可
能になる。
According to the invention described in claim 1 or claim 2, at the time of transmission, the light emitted from the light emitting element in which the emission wavelength different for each terminal is set is the waveguide provided on the semiconductor substrate. Is totally reflected by the waveguide coupling element formed on the optical fiber, transmitted as an optical signal to the partner terminal through the optical fiber, and at the time of reception, the optical signal transmitted from the partner terminal through the optical fiber is the waveguide coupling element. Since it is coupled to the waveguide by the light receiving element of the semiconductor substrate and photoelectrically converted, the single optical fiber is used, and the simple configuration with few adjustment points reduces the manufacturing cost and high light utilization efficiency. It becomes possible to carry out full duplex bidirectional communication below.

【0027】請求項3記載の発明によると、請求項1記
載の発明で得られる効果に加えて、導波路結合素子がプ
リズムカプラなので、発光素子の波長変動に対して、受
信特性の変動がなく安定した送受信が可能になる。
According to the third aspect of the invention, in addition to the effect obtained by the first aspect of the invention, since the waveguide coupling element is a prism coupler, there is no variation in the reception characteristic with respect to the wavelength variation of the light emitting element. Stable transmission / reception becomes possible.

【0028】[0028]

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

【図1】本発明の第1の実施例の全体構成を示す説明図
である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an overall configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の要部の構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of the embodiment.

【図3】本発明の第2の実施例の要部の構成を示す説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a configuration of a main part of a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 シリコン基板 11 フォトダイオード 12 バッファ層 13 導波路層 14 クラッド層 15A、15B グレーティングカプラ 16A、16B 半導体レーザ 17 光ファイバ 20 半導体基板部 21A、21B 光通信用受発光装置 22、23 レンズ 30A、30B プリズムカプラ 10 Silicon substrate 11 Photodiode 12 Buffer layer 13 Waveguide layer 14 Cladding layer 15A, 15B Grating coupler 16A, 16B Semiconductor laser 17 Optical fiber 20 Semiconductor substrate part 21A, 21B Optical communication light emitting / receiving device 22, 23 Lens 30A, 30B Prism Coupler

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 受光素子が形成された半導体基板と、該
半導体基板上に設けられた導波路と、該導波路に配設さ
れた導波路結合素子と、該導波路結合素子に対向配置さ
れた発光素子とを備えた光伝送用受発光装置が、各端末
に配設され、これらの光伝送用受発光装置が、互いに光
ファイバによって接続されて構成される光通信システム
であり、 前記発光素子の発光波長が前記端末ごとに異なる値に設
定され、 前記導波路結合素子が、前記光ファイバを介して相手側
端末から伝送される光信号を前記導波路に結合すること
により、前記光信号が前記受光素子で光電変換されて受
信され、且つ前記発光素子の光を、前記導波路結合素子
で全反射することにより、前記発光素子の光が、光信号
として前記光ファイバに導かれて相手側端末に伝送され
るように構成されていることを特徴とする光通信システ
ム。
1. A semiconductor substrate on which a light receiving element is formed, a waveguide provided on the semiconductor substrate, a waveguide coupling element disposed on the waveguide, and a waveguide coupling element opposed to the waveguide coupling element. An optical transmission / reception device including a light emitting element, the optical transmission / reception device being provided in each terminal, and these optical transmission / reception devices being connected to each other by an optical fiber. The emission wavelength of the element is set to a different value for each terminal, and the waveguide coupling element couples the optical signal transmitted from the partner terminal via the optical fiber to the waveguide, whereby the optical signal Is received by being photoelectrically converted by the light receiving element, and by totally reflecting the light of the light emitting element by the waveguide coupling element, the light of the light emitting element is guided to the optical fiber as an optical signal and is transmitted by the other party. Is transmitted to the side terminal Optical communication system characterized by being configured to.
【請求項2】 前記導波路結合素子が、グレーティング
カプラであることを特徴とする請求項1記載の光通信シ
ステム。
2. The optical communication system according to claim 1, wherein the waveguide coupling element is a grating coupler.
【請求項3】 前記導波路結合素子が、プリズムカプラ
であることを特徴とする請求項1記載の光通信システ
ム。
3. The optical communication system according to claim 1, wherein the waveguide coupling element is a prism coupler.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7127139B2 (en) 2004-02-24 2006-10-24 Fujitsu Limited Optical multiplexing method and optical multiplexer, and optical amplifier using same

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