JPH085862A - 電流−光変換型光送受信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一体型の電流−光変換型光送受信装置におい
て、入射光軸に対する分波フィルタの傾斜精度を向上さ
せる。一体型の電流−光変換型光送受信装置において、
容易に製造することが可能な光分波器を提供する。 【構成】 波長選択性を有する分波フィルタ１ｃを備え
た電流−光変換型光送受信装置において、フィルタ固定
用突起１ｂを掘削加工によってパイプ１ａの開口端から
一様な深さの所に一様な厚さでパイプ１ａと一体成形で
設け、プレスによって底部が所定角度に対応して傾斜し
且つ底部に透過光用通路孔１ｄ₁が穿けられた形状に成
形されたフィルタ固定用傾斜固定部材１ｄを設け、フィ
ルタ固定用傾斜固定部材１ｄを介してフィルタ固定用突
起１ｂに分波フィルタ１ｃを固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、双方向光通信に用いら
れる電流−光変換型光送受信装置に関し、特に、分波フ
ィルタを備えた一体型の電流−光変換型光送受信装置に
適用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】双方向光通信に用いられる装置として、
入力された電気信号を光信号に変換して該光信号を送信
光として装置外部に送信する手段と、装置外部から伝送
された受信光を受信して電気信号に変換する手段とを備
えた電流−光変換型光送受信装置がある。従来の電流−
光変換型光送受信装置としては、夫れ夫れ別部品として
用意された光送信器、光受信器、光ファイバの三体を分
波フィルタを備えた光分波器に装着して一つのモジュー
ルにまとめた一体型のものが知られている。

【０００３】この一体型の電流−光変換型光送受信装置
は、前記光受信器には装置外部から伝送された受信光に
対して感度のあるＰＤ（Ｐhoto Ｄiode）素子を備えた
ものが、前記光送信器には受信光と異なる波長の光を発
振するＬＤ（Ｌaser Ｄiode）素子を備えたものが、前
記分波フィルタには送信光及び受信光のうち一方に対し
て透過的で他方に対して反射的であるものが夫れ夫れ用
いられており、前記ＬＤ素子から放射された送信光に対
しては分波フィルタ経由で光ファイバ内に導き入れ、装
置外部から伝送された受信光に対しては光ファイバ・分
波フィルタを順次経由させて前記ＰＤ素子に導くように
構成される。

【０００４】このように構成される一体型の電流−光変
換型光送受信装置においては、光分波器内における送信
光及び受信光の光路を決定するうえで、光分波器の形
状、光分波器内における分波フィルタの装着位置等の各
部品の装着位置が重要な因子である。そこで、従来は、
両端が開口され側面には反射光用通路孔が穿けられたパ
イプ（筒体）を用意し、該パイプの内壁面に形成された
突起に分波フィルタを直接固定させて光分波器を構成
し、パイプの一方の開口端には光ファイバを装着させ、
分波フィルタの波長選択性に応じて、パイプの他方の開
口端及び反射光用通路孔の外側周辺部のうち一方には光
送信器を他方には光受信器を夫れ夫れ装着させている。

【０００５】図４は従来の一体型の電流−光変換型光送
受信装置に用いられる光分波器を製造するときの手順を
断面図で示したものである。初めに、（ａ）図に示すよ
うに、コバール（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを主成分とする合
金）からなる円柱棒４１を用意する。次に、（ｂ）図に
示すように、円柱棒４１のほぼ中心を掘削して、底面Ｂ
₁から底面Ｂ₂へ貫通する口径ｄ₁の孔を穿ける。次に、
（ｃ）図に示すように、非固定面Ａ₁が前記底面Ｂ₁に対
してほぼ平行となるように円柱棒４１の底面Ｂ_１側から
一様に深さｌ_１まで掘削して、底面Ｂ₁側の口径を口径
ｄ₁よりも大きい口径ｄ₂に拡張する。次に、（ｄ）図に
示すように、底面Ｂ₂側から最深部では深さｌ₂、最浅部
では深さｌ₃まで掘削し底面Ｂ₂側の口径を口径ｄ₂に拡
張して、非固定面Ａ₁に対してフィルタ固定面Ａ₂が所定
角度だけ傾斜した形状のフィルタ固定用突起４１ａを円
柱棒４１の内壁面に成形する。次に、（ｅ）図に示すよ
うに、円柱棒４１の側面に反射光用通路孔４１ｂを穿孔
して、パイプが完成する。最後に、（ｆ）図に示すよう
に、完成したパイプに設けられたフィルタ固定用突起４
１ａのフィルタ固定面Ａ₂に分波フィルタ４２を装着し
て、光分波器が完成する。

【０００６】前記製造工程を経て完成した光分波器は、
底面Ｂ₂側に光ファイバが装着される。そして、分波フ
ィルタ４２が送信光に対しては透過的で受信光に対して
は反射的である場合には、底面Ｂ₁側には光送信器が、
反射光用通路孔４１ｂの外側には光受信器が夫れ夫れ装
着される。また、分波フィルタ４２が受信光に対しては
透過的で送信光に対しては反射的である場合には、底面
Ｂ₁側には光受信器が、反射光用通路孔４１ｂの外側に
は光送信器が夫れ夫れ装着される。

【０００７】以上の説明においては、フィルタ固定用突
起とパイプが同一物体から掘削加工によって一体で成形
加工された構造を有するものについて説明したが、この
ような構造のほかに、フィルタ固定用突起をパイプと別
部品で用意し、これをＹＡＧ（Ｙttrium Ａluminum Ｇa
rnet）溶接等でパイプの内壁面に固着させて成形したも
のも従来から知られている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は前記従来技術を検討した結果、次の問題点があるこ
とを見出した。

【０００９】すなわち、従来の一体型の電流−光変換型
光送受信装置は、その光分波器に備えられた分波フィル
タがフィルタ固定用突起に直接固定される構造であるた
め、フィルタ固定用突起は、分波フィルタが固定される
面に傾斜のつけられた形状としなければならない。しか
し、このようなフィルタ固定用突起につけられた傾斜は
掘削加工によって成形されていたので、分波フィルタの
入射光軸に対する傾斜精度の点で限界があるという問題
があった。

【００１０】また、フィルタ固定用突起がパイプと別部
品で用意された構造を有する一体型の電流−光変換型光
送受信装置の場合には、その構造上、フィルタ固定用突
起をパイプに固着させるのが難しいという問題があっ
た。

【００１１】本発明の目的は、一体型の電流−光変換型
光送受信装置において、送信光及び受信光の光軸に対す
る分波フィルタの傾斜精度を向上させることが可能な技
術を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、一体型の電流−光変
換型光送受信装置において、容易に製造することが可能
な光分波器を提供することにある。

【００１３】本発明の前記並びにその他の目的及び新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１５】装置外部から入力された電気信号を光信号
に変換して送信光として送信する光送信器と、装置外部
から伝送されてきた受信光を電気信号に変換する光受信
器と、筒体の側面に反射光用通路孔を設け、該筒体の内
壁面にフィルタ固定用突起を設け、該フィルタ固定用突
起に、前記送信光及び前記受信光のうち一方に対しては
透過的であり他方に対しては反射的である分波フィルタ
を、前記送信光及び前記受信光の光軸に対して所定角度
傾けた状態で設けた光分波器と、前記筒体の開口端の一
方に装着され前記受信光を前記光分波器内部へ導き入れ
るとともに前記送信光を前記光分波器内部から装置外部
へ導き出す光ファイバを備えた電流−光変換型光送受信
装置において、前記突起は、前記筒体の開口端から所定
の深さの所に、均一な厚さで、前記筒体と一体に成形さ
れたものであり、前記分波フィルタを所定角度に支持す
る面を有し且つ該支持面に透過光用通路孔を有するフィ
ルタ固定用傾斜固定部材を設け、該フィルタ固定用傾斜
固定部材を介して前記分波フィルタを前記フィルタ固定
用突起に固定したものである。

【００１６】

【作用】前記手段によれば、フィルタ固定用突起には前
記フィルタ固定面に対応した傾斜がつけられていないの
で、フィルタ固定用突起を筒体と一体成形で掘削加工す
ることが容易になる。また、フィルタ固定用傾斜固定部
材とフィルタ固定用突起は互いに固着させやすい形状で
あるので、フィルタ固定用傾斜固定部材をフィルタ固定
用突起に固着させる作業は、従来のフィルタ固定用突起
を筒体の内壁面に固着させる場合よりも容易になる。ま
た、フィルタ固定用傾斜固定部材はプレスによって成形
加工することが可能な形状であるので、従来の掘削によ
ってフィルタ固定用突起を成形加工する場合よりも遥か
に容易に製造できる。

【００１７】また、フィルタ固定用傾斜固定部材がプレ
スによって成形加工可能な形状であるので、プレスによ
って成形加工されたフィルタ固定用傾斜固定部材の傾斜
精度は、従来の掘削によって成形加工されたフィルタ固
定用突起の傾斜精度に比べ高くなり、送信光及び受信光
の入射光軸に対する分波フィルタの傾斜精度を従来より
も高くすることができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１９】図１は、本発明による一実施例の電流−光
変換型光送受信装置の構成を示す断面図であり、１は光
分波器、１ａはパイプ（筒体）、１ａ₁は反射光用通路
孔、１ｂはフィルタ固定用突起、１ｃは分波フィルタ、
１ｄはフィルタ固定用傾斜固定部材、２は光送信器、２
ａはＬＤ（Ｌaser Ｄiode）素子、２ｂはレンズ、２ｃ
はレンズ支持キャップ、２ｄはステム、３は光受信器、
３ａはＰＤ（ＰhotoＤiode）素子、３ｂは補助分波フィ
ルタ、３ｃはガラスキャップ、３ｄはステム、４は光フ
ァイバ、５は光ファイバ支持ケースである。

【００２０】本実施例の電流−光変換型光送受信装置
は、夫れ夫れ別部品として用意された光送信器２、光受
信器３、光ファイバ４の三体を光分波器１に装着して一
つのモジュールにまとめた一体型のものである。

【００２１】光送信器２は、ステム２ｄと、ステム２ｄ
に半田付けされており外部から入力された電気信号を光
信号に変換し波長λ₁（例えば、１．３μｍ）の送信光
Ｌ₁を放射するＬＤ素子２ａ（例えば、ＩｎＧａＡｓか
らなる化合物半導体基板で形成されたもの）と、ＬＤ素
子２ａの発光面に対向して配置されＬＤ素子２ａから放
射された送信光Ｌ₁を集光するレンズ２ｂと、ステム２
ｄに取り付けられてレンズ２ｂを支持固定するレンズ支
持キャップ２ｃとから構成される。また、ＬＤ素子２ａ
は、レンズ２ｂ、レンズ支持キャップ２ｃ、ステム２ｄ
で囲まれて気密封止されている。このように構成された
光送信器２は、ＬＤ素子２ａで放射された送信光Ｌ₁を
レンズ２ｂに透過させて、その外部に送信する。

【００２２】光受信器３は、ステム３ｄと、ステム３ｄ
に半田付けされており外部から伝送された波長λ₂（前
記送信光の波長λ₁と異なり、例えば、１．５５μｍ）
の受信光Ｌ₂を受信して電気信号に変換するＰＤ素子３
ａ（例えば、ＩｎＧａＡｓからなる化合物半導体基板で
形成されたもの）と、ＰＤ素子３ａの受光面に対向して
配置され波長λ₂の受信光Ｌ₂に対しては透過的で波長λ
₁の送信光Ｌ₁に対しては反射的である補助分波フィルタ
３ｂと、ステム３ｄに取り付けられて補助分波フィルタ
３ｂを支持固定するガラスキャップ３ｃとから構成され
る。また、ＰＤ素子３ａは、補助分波フィルタ３ｂ、ガ
ラスキャップ３ｃ、ステム３ｄに囲まれて気密封止され
ている。このように構成された光受信器３は、波長λ₂
の受信光だけを補助分波フィルタ３ｂに透過させて内部
に取り込み、ＰＤ素子３ａで受信光を受信して電気信号
に変換する。

【００２３】光ファイバ５は、光ファイバ支持ケース６
の貫通孔に入れられて支持固定されており、送信光Ｌ₁
を光分波器１から装置外部へ導き出して遠隔局に送信す
るとともに、装置外部から伝送された受信光Ｌ₂を光分
波器１の内部へ導き入れる。

【００２４】以下、本発明の特徴である光分波器１につ
いて説明する。

【００２５】光分波器１は、パイプ１ａ、フィルタ固定
用突起１ｂ、分波フィルタ１ｃ、フィルタ固定用傾斜固
定部材１ｄから構成される。

【００２６】パイプ１ａは、その両端が開口され側面に
は反射光用通路孔１ａ₁が穿孔された形状を有してお
り、反射光用通路孔１ａ₁の外側周辺部には補助分波フ
ィルタ３ｂの表出面が反射光用通路孔１ａ₁と対向する
ように光受信器３が装着され、反射光用通路孔１ａ₁に
関してフィルタ固定用突起１ｂと同じ側に位置する開口
端にはレンズ２ｂとレンズ支持キャップ２ｃをパイプ１
ａ内に収容するように光送信器２が装着され、その反対
側の開口端には光ファイバ４が光ファイバ支持ケース５
を介して装着されている。

【００２７】フィルタ固定用突起１ｂは、掘削加工によ
って、パイプ１ａの内壁面であってパイプ１ａの開口端
から一様な深さの所に、一様な厚さで、パイプ１ａと一
体成形で設けられている。特に、本実施例では、フィル
タ固定用突起１ｂはリング状に延在するものとなってい
る。

【００２８】図２は、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄ
及び分波フィルタ１ｃの構成を示す図であり、図２中の
上には平面図で、図２中の下には位置Ｘ−Ｘでの断面図
で夫れ夫れ示されている。

【００２９】図２に示すように、フィルタ固定用傾斜固
定部材１ｄは、帽子形状を有し、その底部には傾斜がつ
けられるとともに透過光用通路孔１ｄ₁が穿けられてい
る。そして、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄは、その
鍔部１ｄ₂でフィルタ固定用突起１ｂに固着されてい
る。

【００３０】特に、本実施例のフィルタ固定用傾斜固定
部材１ｄは、コバール（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉを主成分とす
る合金）を材料に用いてプレスによって成形加工された
ものである。

【００３１】分波フィルタ１ｃは、波長λ₁の送信光Ｌ₁
に対しては透過的で波長λ₂の受信光Ｌ₂に対しては反射
的なものであり、例えばホウケイ酸ガラスを主成分とす
る薄板の表面にＳｉＯ₂，ＭｇＦを多層蒸着して形成さ
れる。また、分波フィルタ１ｃは、透過光用通路孔１ｄ
₁を塞ぐようにフィルタ固定用傾斜固定部材１ｄの底部
に支持されている。すなわち、分波フィルタ１ｃは、フ
ィルタ固定用傾斜固定部材１ｄを介してフィルタ固定用
突起１ｂに固定されている。

【００３２】特に、本実施例では、分波フィルタ１ｃ
が、ＬＤ素子２ａから放射された送信光Ｌ₁を透過して
光ファイバ４内に導き入れるとともに装置外部から伝送
され光ファイバ４内を通過した受信光Ｌ₂を反射して反
射光用通路孔１ａ₁に通したのち光受信器３のＰＤ素子
３ａに導くように、分波フィルタ１ｃへ入射するときの
送信光及び受信光の光軸に対してほぼ４５°（所定角
度）傾斜した状態で位置づけられて固定されている。

【００３３】図３は、本発明の特徴である光分波器１を
製造する手順を断面図で示したものである。

【００３４】以下、図３をもとに光分波器１の製造方法
を説明する。

【００３５】初めに、（ａ）図に示すように、コバール
からなる円柱棒を用意する。次に、（ｂ）図に示すよう
に、円柱棒のほぼ中心を掘削して、底面Ｔ₁から底面Ｔ₂
へ貫通する口径ｗ₁の孔を穿ける。次に、（ｃ）図に示
すように、底面Ｔ₁側からは一様に深さｓ₁まで、底面Ｔ
₂側からは一様に深さｓ₂まで円柱棒を掘削して、口径ｗ
₁の孔をこれよりも大きい口径ｗ₂の孔に拡張し、円柱棒
の内壁面に前記フィルタ固定用突起１ｂを形成する。次
に、（ｄ）図に示すように、円柱棒の側面のうちフィル
タ固定用突起１ｂに関して底面Ｔ₂と同じ側の位置に前
記反射光用通路孔１ａ₁を穿孔して、フィルタ固定用突
起１ｂとパイプ１ａが一体成形で形成されたものが完成
する。次に、（ｅ）図に示すように、フィルタ固定用傾
斜固定部材１ｄの透過光用通路孔１ｄ₁を塞ぐように分
波フィルタ１ｃをフィルタ固定用傾斜固定部材１ｄ底部
に低融点ガラスを用いて接着する。最後に、（ｆ）図に
示すように、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄの鍔部１
ｄ₂をフィルタ固定用突起１ｂに抵抗溶接等で溶着し
て、光分波器１が完成する。

【００３６】以上の説明からわかるように、本実施例の
電流−光変換型光送受信装置によれば、次のような効果
を得ることができる。

【００３７】すなわち、従来の光分波器では、分波フィ
ルタがフィルタ固定用突起に直接固着される構造であっ
たためフィルタ固定用突起の形状を分波フィルタが固着
される側に傾斜のつけられた形状に成形しなければなら
なかったのに対し、本実施例では、フィルタ固定用突起
１ｂに傾斜がつけられていないので、フィルタ固定用突
起１ｂをパイプ１ａと一体成形で掘削加工することが容
易になる。また、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄとフ
ィルタ固定用突起１ｂは互いに固着させやすい形状であ
るので、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄをフィルタ固
定用突起１ｂに固着させる作業は、従来のフィルタ固定
用突起をパイプの内壁面に固着させる場合よりも容易に
なる。また、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄは、プレ
スによって成形加工されたものであるので、従来の掘削
によってフィルタ固定用突起を成形加工する場合よりも
遥かに容易に製造できる。

【００３８】以上の理由から、光分波器１を従来よりも
容易に製造することができる。

【００３９】また、フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄが
プレスによって成形加工されたものであるので、フィル
タ固定用傾斜固定部材１ｄの傾斜精度は従来の掘削によ
って成形加工されたフィルタ固定用突起の傾斜精度に比
べ高くなり、入射光軸に対する分波フィルタ１ｃの傾斜
精度を従来よりも高くすることができる。

【００４０】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能
であることは言うまでもない。

【００４１】例えば、前記実施例では分波フィルタ１ｃ
が波長λ₁の送信光に対して透過的で波長λ₂の受信光に
対して反射的である場合について説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、分波フィルタが波長λ
₂の受信光に対して透過的で波長λ₁の送信光に対して反
射的であるものを用いてもよい。但し、この場合には、
光送信器２と光受信器３の装着位置を互いに入れ替える
ものとする。

【００４２】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下
記の通りである。

【００４３】（１） 一体型の電流−光変換型光送受信
装置において、入射光軸に対する分波フィルタの傾斜精
度を向上させることができる。

【００４４】（２） 一体型の電流−光変換型光送受信
装置において、光分波器を従来よりも容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例の電流−光変換型光送受
信装置の構成を示す断面図である。

【図２】図１に示された電流−光変換型光送受信装置の
光分波器に備えられた分波フィルタ及びフィルタ固定用
傾斜固定部材の詳細な構成を示す図である。

【図３】図１に示された電流−光変換型光送受信装置に
備えられた光分波器の製造手順を示す断面図である。

【図４】従来の電流−光変換型光送受信装置に備えられ
た光分波器の製造手順を示す断面図である。

【符号の説明】

１…光分波器、１ａ…パイプ、１ａ₁…反射光用通路
孔、１ｂ…フィルタ固定用突起、１ｃ…分波フィルタ、
１ｄ…フィルタ固定用傾斜固定部材、１ｄ₁…透過光用
通路孔、１ｄ₂…フィルタ固定用傾斜固定部材１ｄの鍔
部、２…光送信器、２ａ…ＬＤ素子、２ｂ…レンズ、２
ｃ…レンズ支持キャップ、２ｄ…ステム、３…光受信
器、３ａ…ＰＤ素子、３ｂ…補助分波フィルタ、３ｃ…
ガラスキャップ、３ｄ…ステム、４…光ファイバ、５…
光ファイバ支持ケース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙庭 靖久 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日 立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 鈴木 剛 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置外部から入力された電気信号を光信
   号に変換して送信光として送信する光送信器と、装置外
   部から伝送されてきた受信光を電気信号に変換する光受
   信器と、筒体の側面に反射光用通路孔を設け、該筒体の
   内壁面にフィルタ固定用突起を設け、該フィルタ固定用
   突起に、前記送信光及び前記受信光のうち一方に対して
   は透過的であり他方に対しては反射的である分波フィル
   タを、前記送信光及び前記受信光の光軸に対して所定角
   度傾けた状態で設けた光分波器と、前記筒体の開口端の
   一方に装着され前記受信光を前記光分波器内部へ導き入
   れるとともに前記送信光を前記光分波器内部から装置外
   部へ導き出す光ファイバを備えた電流−光変換型光送受
   信装置において、前記突起は、前記筒体の開口端から所
   定の深さの所に、均一な厚さで、前記筒体と一体に成形
   されたものであり、前記分波フィルタを所定角度に支持
   する面を有し且つ該支持面に透過光用通路孔を有するフ
   ィルタ固定用傾斜固定部材を設け、該フィルタ固定用傾
   斜固定部材を介して前記分波フィルタを前記フィルタ固
   定用突起に固定したことを特徴とする電流−光変換型光
   送受信装置。