JPH10229370A

JPH10229370A - 光通信装置

Info

Publication number: JPH10229370A
Application number: JP9028688A
Authority: JP
Inventors: Kimio Tateno; 公男立野; Koji Yoshida; 幸司吉田; Toshinori Hirataka; 敏則平高; Makoto Takahashi; 誠高橋; Masato Shishikura; 正人宍倉; Takeshi Kato; 猛加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-13
Filing date: 1997-02-13
Publication date: 1998-08-25

Abstract

(57)【要約】【課題】光通信の大容量化を実現する。【解決手段】信号送受信装置（図示せず）に光送信器
１２および光受信器１３を対で設け、１つの信号送受信
装置の光送信器１２と他の信号送受信装置の光受信器１
３とを光ファイバ５によって接続し、光送信器１２の波
長選択性を有する光合波器２の近傍に波長λ₁で発振す
る半導体レーザ１を設け、光合波器２の半導体レーザ１
が設けられた側とは反対側に波長λ₂で発振する半導体
レーザ６を設け、光受信器１３の波長選択性を有する光
合波器４２の近傍に受光感度波長がλ₁の光検知器１０
を設け、光合波器４２の光検知器１０が設けられた側と
は反対側に受光感度波長がλ₂の光検知器１１を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパーソナルコンピュ
ータ、中継装置等の信号送受信装置間で光通信を行なう
のに使用する光通信装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の２本の光ファイバを使用する光通
信装置では、例えば１９９６年電子情報通信学会総合大
会論文集ｐ２１６、ｃ−２１６に示されるように、１つ
の半導体レーザおよびその半導体レーザの発振波長にの
み感度を持つ光検知器が用いられている。

【０００３】また、例えば１９９６年電子情報通信学会
総合大会論文集ｐ２２７、ｃ−２２７に示されるよう
に、主として日本国内向けの光通信装置として、光ファ
イバが１本の構成であり、波長１．３μｍの光に対して
は双方向で送受信を行なうことができ、波長１．５μｍ
の光に対しては一方向のみの通信形態をとるものが提案
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１９９６年電
子情報通信学会総合大会論文集ｐ２１６、ｃ−２１６に
示された光通信装置においては、単一の波長の光によっ
て光通信を行なっているから、伝送容量が限られてきて
おり、今日の光加入者系、光アクセス系および幹線系の
伝送容量の大容量化への市場要請に応えられない。

【０００５】また、１９９６年電子情報通信学会総合大
会論文集ｐ２２７、ｃ−２２７に示された光通信装置に
おいては、２波長伝送のもつ伝送容量が最大限生かされ
ていないのが現状である。

【０００６】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたもので、光通信の大容量化を実現することができる
光通信装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明においては、少なくとも２本の光ファイバの
端部に光送受信装置を設けた光通信装置において、上記
光送受信装置内に波長選択性を有する光導波装置を設け
る。

【０００８】この場合、上記光送受信装置の１つとし
て、波長選択性を有する第１の誘電体薄膜ミラーまたは
誘電体ミラーを有する第１の光合波器と、上記第１の光
合波器の近傍に設けられた発振波長の異なる少なくとも
２つの半導体レーザとを有する光送信器を用いる。

【０００９】また、上記光送受信装置の１つとして、波
長選択性を有する第２の誘電体薄膜ミラーまたは誘電体
ミラーを有する第２の光合波器と、上記第２の光合波器
の近傍に設けられた受光感度波長の異なる少なくとも２
つの光検知器とを有する光受信器を用いる。

【００１０】また、上記第１の光合波器の光導波路の端
部の開口数を上記光ファイバの開口数、上記半導体レー
ザの開口数の少なくとも一方に近づける。

【００１１】また、上記光送受信装置を構成する光素子
および上記光素子の光路を透明樹脂で覆う。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る光通信装置を
示す概略図、図２は図１に示した光通信装置の光送信器
を示す平面図、図３は図２に示した光送信器を示す正断
面図、図４は図１に示した光通信装置の光受信器を示す
平面図、図５は図４に示した光受信器を示す正断面図で
ある。図に示すように、パーソナルコンピュータ、中継
装置等の信号送受信装置（図示せず）に光送受信装置で
ある光送信器１２および光受信器１３が対で設けられ、
１つの信号送受信装置の光送信器１２と他の信号送受信
装置の光受信器１３とが光ファイバ５によって接続さ
れ、光ファイバ５の途上に少なくとも１つの分波器（ス
ターカプラ）１４が配置されている。また、光送信器１
２のシリコン基板９上に光導波装置である光導波路型の
第１の光合波器２の光合波器本体２ａがモノリシックに
設けられ、光合波器２の近傍に波長λ₁で発振する半導
体レーザ１が設けられ、半導体レーザ１の後方に半導体
レーザ１の光出力をモニタするための面入射型あるいは
光導波路型の光検知器（フォトディテクタ）７が設けら
れ、光合波器２の半導体レーザ１が設けられた側とは反
対側に波長λ₂で発振する半導体レーザ６が設けられ、
半導体レーザ６の後方に半導体レーザ６の光出力をモニ
タするための面入射型あるいは光導波路型の光検知器８
が設けられ、シリコン基板９の半導体レーザ６近傍部に
Ｖ形状溝４が設けられ、Ｖ形状溝４内に光ファイバ５の
端部が収納され、光合波器本体２ａの半導体レーザ１側
の端面には波長選択性を有する第１の誘電体薄膜ミラー
３が設けられ、誘電体薄膜ミラー３は波長λ₁の光を透
過しかつ波長λ₂の光を反射し、光合波器本体２ａ、誘
電体薄膜ミラー３により波長選択性を有する光合波器２
が構成されている。また、光受信器１３のシリコン基板
４９上に光導波装置である光導波路型の第２の光合波器
（光分波器）４２の光合波器本体４２ａがモノリシック
に設けられ、光合波器４２の近傍に受光感度波長がλ₁
の受光ダイオード等の光検知器１０が設けられ、光合波
器４２の光検知器１０が設けられた側とは反対側に受光
感度波長がλ₂の受光ダイオード等の光検知器１１が設
けられ、シリコン基板４９の光検知器１１近傍部にＶ形
状溝４４が設けられ、Ｖ形状溝４４内に光ファイバ５の
端部が収納され、光合波器本体４２ａの光検知器１０側
の端面には波長選択性を有する第２の誘電体薄膜ミラー
４３が設けられ、誘電体薄膜ミラー４３は波長λ₁の光
を透過しかつ波長λ₂の光を反射し、光合波器本体４２
ａ、誘電体薄膜ミラー４３により波長選択性を有する光
合波器４２が構成されている。

【００１３】この光通信装置においては、半導体レーザ
１から発振した波長λ₁の光は光合波器２に入射し、波
長λ₁の光は光合波器２の光導波路３２を伝搬して光フ
ァイバ５に至る。また、半導体レーザ６から発振した波
長λ₂の光も光合波器２に入射し、光合波器２の光導波
路３３を伝搬し、波長λ₂の光は誘電体薄膜ミラー３に
より反射され、光導波路３２を伝搬して光ファイバ５に
至る。そして、光ファイバ５を経て伝搬してきた波長λ
₁の光および波長λ₂の光は光合波器４２の光導波路３４
を伝搬し、誘電体薄膜ミラー４３に至り、波長λ₁の光
は誘電体薄膜ミラー４３を透過して光検知器１０に至
り、光電変換され電気信号として受信され、一方波長λ
₂の光は誘電体薄膜ミラー４３で反射され、光合波器４
２の光導波路３５を伝搬して光検知器１１に至り、光電
変換され電気信号として受信される。

【００１４】このような光通信装置においては、双方向
に波長λ₁、λ₂による２波長多重光通信を行なうことが
できるから、光通信の大容量化、高速化を実現すること
ができる。

【００１５】図６は本発明に係る他の光通信装置の光送
信器を示す図である。図に示すように、光合波器２の光
導波路１５の半導体レーザ１側の端部（モード整合部）
１５ａのコア層のサイズは光ファイバ５側の端部（モー
ド整合部）１５ｂのコア層のサイズよりも大きく、光導
波路１５の端部１５ａの開口数（ＮＡ、Numerical Aper
ture）は半導体レーザ１の開口数（開き角）に近づけら
れ、光導波路１５の端部１５ｂの開口数は光ファイバ５
の開口数に近づけられ、また光導波路１６の端部（モー
ド整合部）１６ａの開口数は半導体レーザ６の開口数に
近づけられている。

【００１６】この光通信装置においては、半導体レーザ
１、光ファイバ５と光合波器２との光結合の効率を向上
することができるから、より光利用効率を高めることが
可能となり、より遠距離の光通信が可能となる。

【００１７】図７は本発明に係る他の光通信装置の光送
信器を示す図である。図に示すように、Ｖ形状溝４の半
導体レーザ６とは反対側に波長λ₃で発振する半導体レ
ーザ１８が設けられ、半導体レーザ１８の後方に半導体
レーザ１８の光出力をモニタするための面入射型あるい
は光導波路型の光検知器３１が設けられている。なお、
光受信器は光送信器と対応した構成であり、受光感度波
長がλ₃の光検知器が設けられている。

【００１８】この光通信装置においては、半導体レーザ
１８から発振した波長λ₃の光も光合波器２に入射し、
光合波器２の光導波路３６を伝搬し、波長λ₃の光は誘
電体薄膜ミラー３により反射されて光導波路３２を伝搬
して光ファイバ５に至る。

【００１９】このような光通信装置においては、双方向
に波長λ₁〜λ₃による３波長多重光通信を行なうことが
できるから、光通信の大容量化、高速化を実現すること
ができる。

【００２０】図８は本発明に係る他の光通信装置の光送
信器を示す図である。図に示すように、第１の光合波器
３７の光合波器本体３７ａに光導波路３８〜４０が設け
られ、光導波路３８〜４０の半導体レーザ１、６、光フ
ァイバ５側の端部（モード整合部）の開口数はそれぞれ
半導体レーザ１、６、光ファイバ５の開口数に近づけら
れている。また、光導波路３８〜４０の交点に波長選択
性を有する第１の誘電体ミラー２０が設けられ、誘電体
ミラー２０は波長λ₁の光を透過しかつ波長λ₂の光を反
射し、光合波器本体３７ａ、誘電体ミラー２０により波
長選択性を有する光合波器３７が構成されている。ま
た、誘電体ミラー２０と光導波路３８〜４０との間に屈
折率整合用の透明樹脂あるいは油脂がつけられている。
なお、光受信器は光送信器と対応した構成であり、第２
の光合波器の第２の誘電体ミラーは波長λ₁の光を透過
しかつ波長λ₂の光を反射する。

【００２１】この光通信装置においては、双方向に２波
長多重光通信を行なうことができるから、光通信の大容
量化、高速化を実現することができ、またモード整合を
向上することができるから、光結合の効率を向上するこ
とができ、また誘電体ミラー２０と光導波路３８〜４０
との間に屈折率整合用の透明樹脂あるいは油脂がつけら
れているから、誘電体ミラー２０と光導波路３８〜４０
との間の光結合の効率を上げることができる。

【００２２】図９は本発明に係る他の光通信装置の光送
信器を示す図である。図に示すように、光送信器１２の
半導体レーザ１、６、光合波器２等の光素子およびその
光路がシリコンゲルなどの透明樹脂２１により覆われ、
リードフレーム２３を有するトランスファモールド２２
に光送信器１２が搭載（パッケージ）され、光ファイバ
５に光ファイバフェルール（光ファイバジャケット）２
４が設けられている。なお、光受信器１３は光送信器１
２と対応した構成である。

【００２３】この光通信装置においては、光送信器１２
の光素子の劣化を防止することができるから、寿命を長
くすることができる。また、光送信器１２の光素子をシ
リコン基板９上に平面実装し、平面型のパッケージング
としているから、大量生産を実現することができるの
で、光通信装置の低コスト化を図ることができるため、
光加入者系、アクセス系への光通信化を進めることがで
き、また小型化、軽量化が可能である。

【００２４】図１０は本発明に係る他の光通信装置の第
１の光送受信器を示す図、図１１は図１０に示した光通
信装置の第２の光送受信器を示す図である。図に示すよ
うに、光ファイバ２８の両端に光送受信装置である第
１、第２の光送受信器６１、６２が接続され、光送受信
器６１の第１の光導波装置２６の光ファイバ２８とは反
対側に波長λ₁で発振する半導体レーザ２５が設けら
れ、半導体レーザ２５の後方に半導体レーザ２５の光出
力をモニタするための面入射型あるいは光導波路型の光
検知器３０が設けられ、光ファイバ２８近傍部に受光感
度波長がλ₂の受光ダイオード等の光検知器２９が設け
られ、光導波装置２６の光導波装置本体２６ａに光導波
路６３〜６５が設けられ、光導波路６３、６４の半導体
レーザ２５、光ファイバ２８側の端部（モード整合部）
の開口数はそれぞれ半導体レーザ２５、光ファイバ２８
の開口数に近づけられ、光導波路６３〜６５の交点に波
長選択性を有する第１の波長選択フィルタ２７が設けら
れ、波長選択フィルタ２７は波長λ₁の光を透過しかつ
波長λ₂の光を反射し、光導波装置本体２６ａ、波長選
択フィルタ２７により波長選択性を有する光導波装置２
６が構成されている。また、光送受信器６２の第２の光
導波装置５６の光ファイバ２８とは反対側に波長λ₂で
発振する半導体レーザ５５が設けられ、半導体レーザ５
５の後方に半導体レーザ５５の光出力をモニタするため
の面入射型あるいは光導波路型の光検知器６０が設けら
れ、光ファイバ２８近傍部に受光感度波長がλ₁の受光
ダイオード等の光検知器５９が設けられ、光導波装置５
６の光導波装置本体５６ａに光導波路６６〜６８が設け
られ、光導波路６６、６７の半導体レーザ５５、光ファ
イバ２８側の端部（モード整合部）の開口数はそれぞれ
半導体レーザ５５、光ファイバ２８の開口数に近づけら
れ、光導波路６６〜６８の交点に波長選択性を有する第
２の波長選択フィルタ５７が設けられ、波長選択フィル
タ５７は波長λ₂の光を透過しかつ波長λ₁の光を反射
し、光導波装置本体５６ａ、波長選択フィルタ５７によ
り波長選択性を有する光導波装置５６が構成されてい
る。そして、信号送受信装置（図示せず）に光送受信器
６１、６２が対で設けられ、１つの信号送受信装置の光
送受信器６１と他の信号送受信装置の光送受信器６２と
が光ファイバ２８によって接続され、光ファイバ２８の
途上に少なくとも１つの分波器（図示せず）が配置され
ている。

【００２５】この光通信装置においては、光送受信器６
１の半導体レーザ２５から発振した波長λ₁の光は光導
波装置２６に入射し、波長λ₁の光は光導波装置２６の
光導波路６３、６４を伝搬して光ファイバ２８に至る。
そして、光ファイバ２８を経て伝搬してきた波長λ₁の
光は光送受信器６２の光導波装置５６の光導波路６７を
伝搬して波長選択フィルタ５７に至り、波長λ₁の光は
波長選択フィルタ５７により反射されて光導波路６８を
伝搬して光検知器５９に至り、光電変換され電気信号と
して受信される。また、光送受信器６２の半導体レーザ
５５から発振した波長λ₂の光は光導波装置５６に入射
し、波長λ₂の光は光導波装置５６の光導波路６６、６
７を伝搬して光ファイバ２８に至る。そして、光ファイ
バ２８を経て伝搬してきた波長λ₂の光は光送受信器６
１の光導波装置２６の光導波路６４を伝搬して波長選択
フィルタ２７に至り、波長λ₂の光は波長選択フィルタ
２７により反射されて光導波路６５を伝搬して光検知器
２９に至り、光電変換され電気信号として受信される。

【００２６】このような光通信装置においては、１本の
光ファイバ２８で２波長λ₁、λ₂の光通信が可能となる
から、光通信の大容量化、高速化を実現することができ
る。また、半導体レーザ２５、５５、光ファイバ２８と
光導波装置２６、５６との光結合の効率を向上すること
ができるから、より光利用効率を高めることが可能とな
り、より遠距離の光通信が可能となる。

【００２７】なお、上述実施の形態においては、第１、
第２の光合波器として光導波路型の光合波器２、４２を
用いたが、第１、第２の光合波器としてバルク型の光合
波器を用いてもよい。また、上述実施の形態において
は、光送信器１２、光受信器１３の光素子をシリコン基
板９、４９上に設けたが、光送信器、光受信器等の光送
受信装置の光素子を基板上に作成したテラスに配置して
もよい。また、上述実施の形態においては、トランスフ
ァモールド２２に光送信器１２を搭載したが、プラスチ
ックケース等の他の平面型のプラスチックパッケージ、
平面型のセラミックパッケージに光送受信装置を搭載し
てもよい。また、半導体レーザとして光導波路の一部に
モード拡大部分を付けたものを採用すれば、光ファイバ
との光結合の効率を向上することができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る光通信装置においては、双
方向に２波長以上の多重光通信を行なうことができるか
ら、光通信の大容量化を実現することができる。

【００２９】また、第１の光合波器の光導波路の端部の
開口数を光ファイバの開口数、半導体レーザの開口数の
少なくとも一方に近づけたときには、半導体レーザ、光
ファイバの少なくとも一方と第１の光合波器との光結合
の効率を向上することができるから、より光利用効率を
高めることが可能となり、より遠距離の光通信が可能と
なる。

【００３０】また、光送受信装置を構成する光素子およ
び光素子の光路を透明樹脂で覆ったときには、光送受信
装置を構成する光素子の劣化を防止することができるか
ら、寿命を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光通信装置を示す概略図である。

【図２】図１に示した光通信装置の光送信器を示す平面
図である。

【図３】図２に示した光送信器を示す正断面図である。

【図４】図１に示した光通信装置の光受信器を示す平面
図である。

【図５】図４に示した光受信器を示す正断面図である。

【図６】本発明に係る他の光通信装置の光送信器を示す
図である。

【図７】本発明に係る他の光通信装置の光送信器を示す
図である。

【図８】本発明に係る他の光通信装置の光送信器を示す
図である。

【図９】本発明に係る他の光通信装置の光送信器を示す
図である。

【図１０】本発明に係る他の光通信装置の第１の光送受
信器を示す図である。

【図１１】図１０に示した光送受信器を有する光通信装
置の第２の光送受信器を示す図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ２…第１の光合波器３…第１の誘電体薄膜ミラー５…光ファイバ６…半導体レーザ１０…光検知器１１…光検知器１２…光送信器１３…光受信器１５、１６…光導波路１８…半導体レーザ２０…第１の誘電体ミラー２１…透明樹脂２５…半導体レーザ２６…第１の光導波装置２７…第１の波長選択フィルタ２８…光ファイバ２９…光検知器３７…第１の光合波器３８〜４０…光導波路４２…第２の光合波器４３…第２の誘電体薄膜ミラー５５…半導体レーザ５６…第２の光導波装置５７…第２の波長選択フィルタ５９…光検知器６１…第１の光送受信装置６２…第２の光送受信装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋誠東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者宍倉正人東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者加藤猛東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２本の光ファイバの端部に光送
受信装置を設けた光通信装置において、上記光送受信装
置内に波長選択性を有する光導波装置を設けたことを特
徴とする光通信装置。
【請求項２】上記光送受信装置の１つとして、波長選択
性を有する第１の誘電体薄膜ミラーまたは誘電体ミラー
を有する第１の光合波器と、上記第１の光合波器の近傍
に設けられた発振波長の異なる少なくとも２つの半導体
レーザとを有する光送信器を用いたことを特徴とする請
求項１に記載の光通信装置。
【請求項３】上記光送受信装置の１つとして、波長選択
性を有する第２の誘電体薄膜ミラーまたは誘電体ミラー
を有する第２の光合波器と、上記第２の光合波器の近傍
に設けられた受光感度波長の異なる少なくとも２つの光
検知器とを有する光受信器を用いたことを特徴とする請
求項１に記載の光通信装置。
【請求項４】上記第１の光合波器の光導波路の端部の開
口数を上記光ファイバの開口数、上記半導体レーザの開
口数の少なくとも一方に近づけたことを特徴とする請求
項２に記載の光通信装置。
【請求項５】上記光送受信装置を構成する光素子および
上記光素子の光路を透明樹脂で覆ったことを特徴とする
請求項１に記載の光通信装置。