JPH0854541A - 双方向伝送光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】光ファイバに双方向に光信号を伝送するための
双方向光モジュールに関し、ガラスフェルールを用いる
ことによって機械的強度を増すとともに製作を容易にし
た、双方向伝送光モジュールを提供することを目的とす
る。 【構成】光ファイバ１１をガラスフェルール１５中に埋
め込むとともに、ガラスフェルールの端面を光ファイバ
とともに斜めに研磨して、反射率が約５０％のカプラ膜
１６を設けて、ガラスフェルールの斜め研磨端面側に形
成された光路の延長上に発光素子（または受光素子）３
を配置するとともに、ガラスフェルールの側面側に形成
された光路の延長上に受光素子（または発光素子）４を
配置して、発光素子からの光を光ファイバ中に入射し、
光ファイバからの光を受光素子に入射することによっ
て、光ファイバにおいて双方向の光伝送を行なうための
双方向伝送光モジュールを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバに双方向に
光信号を伝送するための双方向伝送光モジュールに関
し、特にガラスフェルールを用いることによって機械的
強度を増すとともに、製作を容易にした、双方向伝送光
モジュールの構造に関するものである。

【０００２】双方向伝送光モジュールは、光ファイバに
おける光信号の双方向伝送を実現するために用いられる
ものであって、発光素子の光を光ファイバに結合して伝
送するとともに、同一光ファイバを反対方向に伝送され
た光を受光素子に結合して受信するものである。

【０００３】双方向伝送光モジュールにおいては、機械
的に丈夫であるとともに、製作精度維持のための問題が
少なく、かつ使用する光部品点数が少ないものであるこ
とが必要である。

【０００４】

【従来の技術】図８は、従来の双方向伝送光モジュール
の構造を示したものである。図中において、１はセラミ
ック等からなるステムであって、金属等からなるキャッ
プ２がその上に固定されている。ステム１上には、発光
素子３，受光素子４が実装されている。５はレンズであ
って、レンズホルダ６によって支持されている。７はフ
ェルールであって、フェルールホルダ８によって固定さ
れている。フェルール７の研磨面９には、プリズム１０
が装着されている。

【０００５】図９は、従来の双方向伝送光モジュールに
おける光の結合，分離を説明するものである。フェルー
ル７は、その中心に光ファイバ１１が埋め込まれている
とともに、その先端は、光ファイバ１１とともに斜めに
研磨されて、研磨面９を形成している。プリズム１０
は、研磨面９と接着される面の一方の約１／２に全反射
膜１２が設けられ、研磨面と反対側の面の、全反射膜１
２と反対の側の約１／２にカプラ膜１３が設けられてい
る。全反射膜１２とカプラ膜１３とは、いずれも誘電体
多層膜からなっている。カプラ膜１３は、入射光の約５
０％を反射し、約５０％を透過するように構成されてい
る。

【０００６】光ファイバ１１からプリズム１０に入射し
た光は、約１／２がカプラ膜１３を透過して、図８に示
された光路に従ってレンズ５を経て受光素子４に入射
し、残りの約１／２はカプラ膜１３で反射し、さらに全
反射膜１２で反射して失われる。一方、発光素子３から
の光は、レンズ５を経てプリズム１０に入射して、全反
射膜１２で反射したのち、約１／２がカプラ膜１３で反
射して、光ファイバ１１に伝送され、残りの約１／２は
カプラ膜１３を透過するが、受光素子４には入射するこ
となく失われる。このようにして、図８に示された双方
向伝送光モジュールによって、発光素子３，受光素子４
との間で、同一光ファイバにおける双方向の光伝送を実
現することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８に示された従来の
双方向伝送光モジュールにおいては、プリズムとフェル
ール研磨面との接着の剥がれが発生しやすく、機械的な
強度を保ちにくいという問題があった。

【０００８】またプリズムとフェルールを接着する際に
は、相互の位置関係が重要であって、特に全反射膜と光
ファイバとの位置精度が不良であると、全反射膜によっ
て光ファイバに対する光入出力が妨げられて、光モジュ
ールの機能が損なわれるという問題がある。

【０００９】さらに、図８に示された双方向伝送光モジ
ュールは、使用する光部品数が多いため、光軸調整を正
しく行なって、光ファイバと、発光素子，受光素子との
間で、効率よく光の送受信を行なえるようにするのが難
しいという問題がある。

【００１０】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、プリズムとフェルールと
の接着の剥がれ等の問題を生じることがなく、また光フ
ァイバに対するプリズムの膜位置精度等の問題を生じる
ことがなく、かつ使用する光部品数を少なくすることが
可能な、双方向伝送光モジュールを提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

(1) 発光素子からの光を光ファイバ中に入射するととも
に、この光ファイバからの光を受光素子に入射すること
によって、光ファイバにおける双方向の光伝送を実現す
る双方向伝送光モジュールにおいて、光ファイバ１１を
ガラスフェルール１５中に埋め込むとともに、ガラスフ
ェルールの端面を光ファイバとともに斜めに研磨して、
反射率が約５０％のカプラ膜１６を設けて、ガラスフェ
ルールの斜め研磨端面側に形成される光路の延長上に発
光素子（または受光素子）３を配置するとともに、ガラ
スフェルールの側面側に形成される光路の延長上に受光
素子（または発光素子）４を配置する。

【００１２】(2) (1) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に研磨面１９を設けて、研磨面１９におけるガラ
スフェルール１５の側面側の光路の延長上に受光素子
（または発光素子）４を配置する。

【００１３】(3) (2) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に設けられた研磨面１９におけるガラスフェルー
ルの側面側の光路上にレンズ５を配置し、レンズ５を介
する光路の延長上に受光素子（または発光素子）４を配
置する。

【００１４】(4) (2) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に設けられた研磨面１９におけるガラスフェルー
ルの側面側の光路上に受光素子（または発光素子）４を
配置する。

【００１５】(5) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５とレンズ５とを、ステムに固定されたキャッ
プに結合されるフェルールホルダ８によって支持し、光
ファイバ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端面
側に形成される光路の延長上に発光素子（または受光素
子）３を配置し、ガラスフェルール１５の側面側にレン
ズ５を経て形成される光路の延長上に受光素子（または
発光素子）４を配置するとともに、発光素子３と受光素
子４とをステム１から支持する。

【００１６】(6) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５を、ステムに固定されたキャップに結合され
るフェルールホルダ８によって支持し、レンズ５をキャ
ップ２によって支持して、光ファイバ１１からガラスフ
ェルール１５の斜め研磨端面側に形成される光路の延長
上に発光素子（または受光素子）３を配置し、ガラスフ
ェルール１５の側面側にレンズ５を経て形成される光路
の延長上に受光素子（または発光素子）４を配置すると
ともに、発光素子３と受光素子４とをステム１から支持
する。

【００１７】(7) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５を、ステムに固定されたキャップからレンズ
ホルダを介して結合されるフェルールホルダ８によって
支持し、レンズ５をレンズホルダ６によって支持して、
光ファイバ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端
面側に形成される光路の延長上に発光素子（または受光
素子）３を配置し、ガラスフェルール１５の側面側にレ
ンズ５を経て形成される光路の延長上に受光素子（また
は発光素子）４を配置するとともに、発光素子３と受光
素子４とをステム１から支持する。

【００１８】

【作用】

(1) 光ファイバ１１を埋め込んだガラスフェルール１５
の端面を光ファイバとともに斜めに研磨して、反射率が
約５０％のカプラ膜１６を設けることによって、ガラス
フェルール１５の斜め研磨端面側に形成される光路の延
長上に発光素子（または受光素子）３を配置するととも
に、ガラスフェルール１５の側面側に形成された光路の
延長上に受光素子（または発光素子）４を配置する。

【００１９】従って本発明によれば、機械的強度に問題
のない双方向伝送光モジュールを実現することができ
る。この際、光ファイバに対する全反射膜の位置精度等
の問題を生じることなく、かつ使用する光部品数が少な
いので、光軸調整も容易であり、小型化が可能となる。

【００２０】(2) (1) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に研磨面１９を設けて、研磨面１９におけるガラ
スフェルール１５の側面側の光路の延長上に受光素子
（または発光素子）４を配置することによって、受光素
子（または発光素子）との結合損失を小さくすることが
できる。

【００２１】(3) (2) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に設けられた研磨面１９におけるガラスフェルー
ルの側面側の光路上にレンズ５を配置し、レンズ５を介
する光路の延長上に受光素子（または発光素子）４を配
置することによって、受光素子（または発光素子）との
結合損失をさらに小さくすることができる。

【００２２】(4) (2) の場合に、ガラスフェルール１５
の側面に設けられた研磨面１９におけるガラスフェルー
ルの側面側の光路上に受光素子（または発光素子）４を
配置することによって、受光素子（または発光素子）と
の結合損失を小さくし、ガラスフェルールと受光素子
（または発光素子）との相対的な光軸ずれの発生を小さ
くすることができる。

【００２３】(5) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５とレンズ５とを、ステムに固定されたキャッ
プに結合されるフェルールホルダ８によって支持し、光
ファイバ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端面
側に形成される光路の延長上に発光素子（または受光素
子）３を配置し、ガラスフェルール１５の側面側にレン
ズ５を経て形成される光路の延長上に受光素子（または
発光素子）４を配置するとともに、発光素子３と受光素
子４とをステム１から支持することによって、上記(1)
〜(4) の場合と同様な双方向伝送光モジュールを構成で
きるとともに、フェルールホルダ８を移動させることに
よって、ガラスフェルールとレンズの位置を調整できる
ので、発光素子（または受光素子）および受光素子（ま
たは発光素子）との位置合わせが容易になる。

【００２４】(6) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５を、ステムに固定されたキャップに結合され
るフェルールホルダ８によって支持し、レンズ５をキャ
ップ２によって支持して、光ファイバ１１からガラスフ
ェルール１５の斜め研磨端面側に形成される光路の延長
上に発光素子（または受光素子）３を配置し、ガラスフ
ェルール１５の側面側にレンズ５を経て形成される光路
の延長上に受光素子（または発光素子）４を配置すると
ともに、発光素子３と受光素子４とをステム１から支持
することによって、上記(1) 〜(4) の場合と同様な双方
向伝送光モジュールを構成できるとともに、フェルール
ホルダ８を移動させることによって、ガラスフェルール
の位置を調整できるので、発光素子（または受光素子）
および受光素子（または発光素子）とレンズとの位置合
わせが容易になる。

【００２５】(7) (1) または(2) の場合に、ガラスフェ
ルール１５を、ステムに固定されたキャップからレンズ
ホルダを介して結合されるフェルールホルダ８によって
支持し、レンズ５をレンズホルダ６によって支持して、
光ファイバ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端
面側に形成される光路の延長上に発光素子（または受光
素子）３を配置し、ガラスフェルール１５の側面側にレ
ンズ５を経て形成される光路の延長上に受光素子（また
は発光素子）４を配置するとともに、発光素子３と受光
素子４とをステム１から支持することによって、上記
(1) 〜(4) の場合と同様な双方向伝送光モジュールを構
成できるとともに、レンズホルダ６を移動させてレンズ
の位置を調整し、フェルールホルダ８を移動させてガラ
スフェルールの位置を調整できるので、発光素子（また
は受光素子）および受光素子（または発光素子）との位
置合わせが容易になる。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明の実施例(1) を示したもので
あって、本発明の基本的構成を示し、図８におけると同
じ番号で示している。１５はガラスフェルールであっ
て、透明ガラスからなり、その中心に光ファイバ１１が
埋め込まれている。ガラスフェルール１５の端面は、光
ファイバ１１とともに斜めに研磨されている。１６はガ
ラスフェルール１５の斜め研磨端面に施されたカプラ膜
である。カプラ膜１６は誘電体多層膜からなり、約５０
％の反射率を有している。発光素子３はガラスフェルー
ル１５の端面側に設けられ、受光素子４はガラスフェル
ール１５の側面側に設けられていて、それぞれステー１
７，１８を介してステム１に支持されている。

【００２７】図１において、光ファイバ１１から入射し
た光は、約１／２がカプラ膜１６で反射して、ガラスフ
ェルール１５を通って受光素子４に入射し、残りの約１
／２はカプラ膜１６を透過して失われる。一方、発光素
子３からの光は、約１／２がカプラ膜１６を透過して光
ファイバ１１に伝送され、残りの約１／２はカプラ膜１
６で反射して失われるが、受光素子４には入射しない。

【００２８】図１の構成によれば、光ファイバが埋め込
まれたガラスフェルールの端面に形成した斜め研磨面に
カプラ膜を設けることによって、ガラスフェルールの斜
め研磨端面側と、ガラスフェルールの側面側とに光路を
形成することができ、この光路の延長上にそれぞれ、発
光素子と受光素子とを設けることによって、同一光ファ
イバにおける双方向の光伝送を実現することができる。

【００２９】図２は、本発明の実施例(2) を示したもの
であって、図１におけると同じものを同じ番号で示し、
１９はガラスフェルール１５の側面に設けられた研磨面
であって、光ファイバ１１に近接して設けられている。

【００３０】図２に示された実施例においては、ガラス
フェルール１５の側面に研磨面１９を設け、受光素子４
を研磨面１９と近接して設けることによって、カプラ膜
１６からの反射光の、受光素子４に対する光結合損失を
減少させている。その他の点については、図１に示され
た実施例(1) と同様である。

【００３１】図３は、本発明の実施例(3) を示したもの
であって、図２におけると同じものを同じ番号で示して
いる。この実施例においては、研磨面１９に接してレン
ズ５を設けて、紫外線硬化型接着剤（ＵＶ接着剤）等で
固定する。

【００３２】図３に示された実施例においては、研磨面
１９に接してレンズ５を設け、カプラ膜１６からの反射
光を、レンズ５を介して受光素子４に入射するようにし
たので、受光素子４に対する光結合損失をさらに少なく
することができる。

【００３３】図４は、本発明の実施例(4) を示したもの
であって、図２におけると同じものを同じ番号で示して
いる。この実施例においては、受光素子４が研磨面１９
に接して固定されるようになっている。

【００３４】図４に示された実施例においては、研磨面
１９に接して受光素子４を設け、カプラ膜１６からの反
射光が、直接、受光素子４に入射するようにしたので、
受光素子４に対する光結合損失をさらに少なくすること
ができる。

【００３５】図５は、本発明の実施例(5) を示したもの
であって、図３におけると同じものを同じ番号で示して
いる。この実施例においては、レンズ５はフェルールホ
ルダ８に設けられたステー２１を介して支持されてい
る。

【００３６】図５に示すように、ガラスフェルール１５
とレンズ５とを、ステム１に固定されたキャップ２に結
合されるフェルールホルダ８によって支持し、光ファイ
バ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端面側に形
成される光路の延長上に発光素子３を配置し、ガラスフ
ェルール１５の側面側にレンズ５を経て形成される光路
の延長上に受光素子４を配置する。また、発光素子３と
受光素子４とを、それぞれステー１７，１８によって、
ステム１から支持する。

【００３７】図５に示された実施例においては、研磨面
１９に近接してレンズ５を設け、カプラ膜１６からの反
射光を、レンズ５を介して受光素子４に入射して、この
際における結合損失を少なくする点は、図３に示された
実施例と同じであるが、フェルールホルダ８を移動させ
ることによって、レンズ５と、他の各部との位置関係を
規正できるので、光軸調整が容易になる。

【００３８】図６は、本発明の実施例(6) を示したもの
であって、図５におけると同じものを同じ番号で示して
いる。この実施例においては、レンズ５はキャップ２に
設けられたステー２２を介して支持されている。

【００３９】図６に示すように、ガラスフェルール１５
を、ステム１に固定されたキャップ２に結合されるフェ
ルールホルダ８によって支持し、レンズ５をキャップ２
によって支持して、光ファイバ１１からガラスフェルー
ル１５の斜め研磨端面側に形成される光路の延長上に発
光素子３を配置し、ガラスフェルール１５の側面側にレ
ンズ５を経て形成される光路の延長上に受光素子４を配
置する。また、発光素子３と受光素子４とを、それぞれ
ステー１７，１８によって、ステム１から支持する。

【００４０】図６に示された実施例においては、研磨面
１９に近接してレンズ５を設け、カプラ膜１６からの反
射光を、レンズ５を介して受光素子４に入射して、この
際における結合損失を少なくする点は、図５に示された
実施例と同じであるが、フェルールホルダ８を移動させ
ることによって、ガラスフェルール１５と、他の各部と
の位置関係を規正できるので、光軸調整が容易になる。

【００４１】図７は、本発明の実施例(7) を示したもの
であって、図５におけると同じものを同じ番号で示して
いる。この実施例においては、レンズ５はレンズホルダ
６に設けられたステー２３を介して支持されている。

【００４２】図７に示すように、ガラスフェルール１５
を、ステム１に固定されたキャップ２からレンズホルダ
６を介して結合されるフェルールホルダ８によって支持
し、レンズ５をレンズホルダ６によって支持して、光フ
ァイバ１１からガラスフェルール１５の斜め研磨端面側
に形成される光路の延長上に発光素子３を配置し、ガラ
スフェルール１５の側面側にレンズ５を経て形成される
光路の延長上に受光素子４を配置する。また、発光素子
３と受光素子４とを、それぞれステー１７，１８によっ
て、ステム１から支持する。

【００４３】図７に示された実施例においては、研磨面
１９に近接してレンズ５を設け、カプラ膜１６からの反
射光を、レンズ５を介して受光素子４に入射して、この
際における結合損失を少なくする点は、図５に示された
実施例と同じであるが、レンズホルダ６とフェルールホ
ルダ８とを個別に移動させることによって、レンズ５お
よびガラスフェルール１５と、それぞれ他の各部との位
置関係を規正できるので、光軸調整が容易になる。

【００４４】なお、以上の各実施例において、発光素子
３と受光素子４とを、相互にその位置を入れ替えて配置
してもよく、このようにしても、双方向伝送光モジュー
ルとしての機能に、変化を生じないことは明らかであ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、双
方向伝送光モジュールにおいて、従来技術のように、光
の結合，分離のためにプリズム等を別個に使用しないの
で、機械的強度上の問題を生じることがなく、またプリ
ズムと他の各光部品との相互の位置精度に基づく問題を
生じることがないとともに、使用する光部品数を少なく
することができる。

【００４６】本発明によれば、機械的に丈夫で、性能が
安定しているとともに、製作，調整が容易であって従っ
て安価な、双方向伝送光モジュールを提供することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例(1) を示す図である。

【図２】本発明の実施例(2) を示す図である。

【図３】本発明の実施例(3) を示す図である。

【図４】本発明の実施例(4) を示す図である。

【図５】本発明の実施例(5) を示す図である。

【図６】本発明の実施例(6) を示す図である。

【図７】本発明の実施例(7) を示す図である。

【図８】従来の双方向伝送光モジュールの構造を示す図
である。

【図９】従来の双方向伝送光モジュールにおける光の結
合，分離を説明する図である。

【符号の説明】

１ ステム ２ キャップ ３ 発光素子（または受光素子） ４ 受光素子（または発光素子） ５ レンズ ６ レンズホルダ ８ フェルールホルダ １１ 光ファイバ １５ ガラスフェルール １６ カプラ膜 １９ 研磨面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯野 秀樹 北海道札幌市中央区北一条西２丁目１番地 富士通北海道ディジタル・テクノロジ株 式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光素子からの光を光ファイバ中に入射
   するとともに、該光ファイバからの光を受光素子に入射
   することによって、該光ファイバにおける双方向の光伝
   送を実現する双方向伝送光モジュールにおいて、 前記光ファイバをガラスフェルール中に埋め込むととも
   に、該ガラスフェルールの端面を光ファイバとともに斜
   めに研磨して、反射率が約５０％のカプラ膜を設けて、
   該ガラスフェルールの斜め研磨端面側に形成される光路
   の延長上に発光素子（または受光素子）を配置するとと
   もに、該ガラスフェルールの側面側に形成される光路の
   延長上に受光素子（または発光素子）を配置したことを
   特徴とする双方向伝送光モジュール。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の双方向伝送光モジュー
   ルにおいて、前記ガラスフェルールの側面に研磨面を設
   けて、該研磨面における前記ガラスフェルールの側面側
   の光路の延長上に前記受光素子（または発光素子）を配
   置したことを特徴とする双方向伝送光モジュール。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の双方向伝送光モジュー
   ルにおいて、前記ガラスフェルールの側面に設けられた
   研磨面における前記ガラスフェルールの側面側の光路上
   にレンズを配置し、該レンズを介する光路の延長上に前
   記受光素子（または発光素子）を配置したことを特徴と
   する双方向伝送光モジュール。
4. 【請求項４】 請求項２に記載の双方向伝送光モジュー
   ルにおいて、前記ガラスフェルールの側面に設けられた
   研磨面における前記ガラスフェルールの側面側の光路上
   に前記受光素子（または発光素子）を配置したことを特
   徴とする双方向伝送光モジュール。
5. 【請求項５】 請求項１または２に記載の双方向伝送光
   モジュールにおいて、前記ガラスフェルールとレンズと
   を、ステムに固定されたキャップに結合されるフェルー
   ルホルダによって支持し、前記光ファイバから該ガラス
   フェルールの斜め研磨端面側に形成される光路の延長上
   に発光素子（または受光素子）を配置し、該ガラスフェ
   ルールの側面側に前記レンズを経て形成される光路の延
   長上に受光素子（または発光素子）を配置するととも
   に、該発光素子と受光素子とを前記ステムから支持した
   ことを特徴とする双方向伝送光モジュール。
6. 【請求項６】 請求項１または２に記載の双方向伝送光
   モジュールにおいて、前記ガラスフェルールを、ステム
   に固定されたキャップに結合されるフェルールホルダに
   よって支持し、レンズを該キャップによって支持して、
   前記光ファイバから該ガラスフェルールの斜め研磨端面
   側に形成される光路の延長上に発光素子（または受光素
   子）を配置し、該ガラスフェルールの側面側に前記レン
   ズを経て形成される光路の延長上に受光素子（または発
   光素子）を配置するとともに、該発光素子と受光素子と
   を前記ステムから支持したことを特徴とする双方向伝送
   光モジュール。
7. 【請求項７】 請求項１または２に記載の双方向伝送光
   モジュールにおいて、前記ガラスフェルールを、ステム
   に固定されたキャップからレンズホルダを介して結合さ
   れるフェルールホルダによって支持し、レンズを該レン
   ズホルダによって支持して、前記光ファイバから該ガラ
   スフェルールの斜め研磨端面側に形成される光路の延長
   上に発光素子（または受光素子）を配置し、該ガラスフ
   ェルールの側面側に前記レンズを経て形成される光路の
   延長上に受光素子（または発光素子）を配置するととも
   に、該発光素子と受光素子とを前記ステムから支持した
   ことを特徴とする双方向伝送光モジュール。