JPH11101927A - 光送信モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光通信モジュールにおいて、レーザダイオー
ドの発光量を高めてノイズ発生を抑制するとともに、面
発光型のレーザダイオードを使用可能にすることを目的
とする。 【解決手段】 レーザ光を発光するレーザダイオード１
と、このレーザダイオード１からのレーザ光の一部を吸
収してこれを電流に変換するとともに他を反射するフォ
トダイオード２と、フォトダイオード２により反射され
たレーザ光を集光する集光レンズ８と、集光レンズ８に
集光されたレーザ光を伝送する光ファイバ１２を保持す
るファイバホルダ９とを備えた光送信モジュールとす
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、デジタル光通信の
分野において使用される光送信モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】デジタル光通信においては、光送信モジ
ュールによって電気信号を光信号に変換してこれを光フ
ァイバにて伝達し、光受信モジュールによって光信号を
電気信号へ変換することによって長距離の信号伝達を行
っている。このような光送信には、高速な電気−光変換
が可能なレーザダイオードが使用される。

【０００３】以下、従来の光送信モジュールについて説
明する。図３は従来の光送信モジュールを示す断面図で
ある。

【０００４】図３において、光送信モジュールは、ピン
６が取り付けられたステム３を有している。このステム
３のピン６と反対側には、相互に反対の２方向にレーザ
光を照射する端面発光型のレーザダイオード１３とフォ
トダイオード２とが設けられている。フォトダイオード
はレーザダイオード１３から発光された１方向のレーザ
光が入射する位置に配置されている。

【０００５】ステム３には、レーザダイオード１３およ
びフォトダイオード２を気密封止するケース４が取り付
けられている。このケース４には、レーザダイオード１
３から発光された他の１方向のレーザ光を透過させる窓
板５がはめ込まれている。

【０００６】ケース４を包囲するようにしてレンズホル
ダ１０がステム３に取り付けられている。このレンズホ
ルダ１０には窓板５を透過したレーザダイオード１３か
らのレーザ光を集光する集光レンズ８が設けられてい
る。

【０００７】レンズホルダ１０には光ファイバ１２が着
脱可能に取り付けられたファイバホルダ９が装着されて
いる。そして、前記した集光レンズ８で集光されたレー
ザ光は光ファイバ１２の端面中心部において焦点を結
ぶ。

【０００８】そして、このような光通信モジュールで
は、レンズホルダ１０とステム３、およびファイバホル
ダ９とレンズホルダ１０は、光学的位置が調整された
後、それぞれ溶接により固定される。

【０００９】以下、光送信モジュールの動作について説
明する。ピン６を通じてレーザダイオード１３に電流が
流されると、端面発光型のレーザダイオード１３は図３
の上下２方向に発光する。このうち窓板５に向かって発
光される主放射光は光透過性の窓板５を透過して集光レ
ンズ８により集光され、光ファイバ１２の端面中心部に
おいて焦点を結ぶ。そして、集光された光が光ファイバ
１２の中へと進んで伝送される。

【００１０】一方、フォトダイオード２に向かって放射
される副放射光はフォトダイオード２によって受光さ
れ、電流に変換された後にピン６を通して外部回路に送
られる。フォトダイオード２を流れる電流値の大きさは
レーザダイオード１３の発光量にほぼ比例するので、外
部回路においては、フォトダイオード２の電流値をもと
にレーザダイオード１３の発光量を検知し、レーザダイ
オード１３に流す電流をフィードバック制御する。これ
により、温度変化にかかわらず、レーザダイオード１３
から光ファイバ１２へ入射される光量がほぼ一定に保た
れる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の光送信モジュールでは、ファイバホルダ９よ
り光ファイバ１２を離脱した場合には、レーザダイオー
ド１３の主放射光の大部分が窓板５から集光レンズ８を
通って外部に放射される。その際にレーザ光により眼に
害が及ぼされないようにするため、レーザダイオード１
３の発光量は低く設定されている。そのため、反射光に
対する安定性が低下してノイズが増大し、一層信号品質
の低下を招いていた。

【００１２】また、面発光型レーザダイオードでは主放
射光のみを発光して副放射光を持たないので、従来の光
送信モジュールでは、副放射光を発生する端面発光型の
レーザダイオード１３を使用することが前提となってい
る。したがって、端面発光型のレーザダイオード１３よ
りも低電流駆動が可能で消費電力上有利な面発光型のレ
ーザダイオード１３を使用することができない。

【００１３】さらに、従来の光通信モジュールでは、光
ファイバ１２の端面にて送信光の一部が反射し、この反
射光が集光レンズ８にて集光されてほぼ正確にレーザダ
イオード１３の光放射端面にて焦点を結び、レーザダイ
オード１３の内部へと進入する。これにより、レーザダ
イオード１３本来の安定した光発振が妨害されて不安定
になるため、十分な送信信号品質が得られなかった。

【００１４】そこで、本発明は、レーザダイオードの発
光量を高めてノイズ発生を抑制することのできる光通信
モジュールを提供することを目的とする。

【００１５】また、本発明は、消費電力上で有利な面発
光型のレーザダイオードを用いることが可能な光送信モ
ジュールを提供することを目的とする。

【００１６】さらに、本発明は、送信光の品質向上を図
ることのできる光通信モジュールを提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の光送信モジュールは、レーザ光を発光する
レーザダイオードと、このレーザダイオードからのレー
ザ光の一部を吸収してこれを電流に変換するとともに他
を反射するフォトダイオードと、フォトダイオードによ
り反射されたレーザ光を集光する集光レンズと、集光レ
ンズに集光されたレーザ光を伝送する光ファイバを保持
するファイバホルダとを備えたものである。

【００１８】また、レーザ光を発光するレーザダイオー
ドと、このレーザダイオードからのレーザ光の一部を透
過させるとともに他を反射する平板状のハーフミラー
と、ハーフミラーを透過したレーザ光を受光してこれを
電流に変換するフォトダイオードと、ハーフミラーで反
射したレーザ光を集光する集光レンズと、集光レンズに
集光されたレーザ光を伝送する光ファイバを保持するフ
ァイバホルダとを備えたものである。

【００１９】これにより、レーザダイオードで発光した
レーザ光のうちフォトダイオードあるいはハーフミラー
で反射して光量が大幅に低減された反射光が光ファイバ
により伝送されることになるので、外部に放射されるレ
ーザ光の光量を安全レベルとしつつレーザダイオードの
発光量を高めてノイズ発生を抑制することが可能にな
る。

【００２０】また、レーザ光の一部を吸収し他を反射す
るフォトダイオード、あるいはレーザ光の一部を透過し
て他を反射するハーフミラーを用いて反射光を光ファイ
バに導いているので、低消費電力である面発光型のレー
ザダイオードを使用することが可能になる。

【００２１】このような光通信モジュールにおいて、ハ
ーフミラーのフォトダイオード側の面に反射防止処理ま
たは減反射処理を施すことにより、ハーフミラーのフォ
トダイオード側の面でのレーザ光の反射が防止されて送
信光の品質向上を図ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、レーザ光を発光するレーザダイオードと、このレー
ザダイオードからのレーザ光の一部を吸収してこれを電
流に変換するとともに他を反射するフォトダイオード
と、フォトダイオードにより反射されたレーザ光を集光
する集光レンズと、集光レンズに集光されたレーザ光を
伝送する光ファイバを保持するファイバホルダとを備え
た光送信モジュールであり、外部に放射されるレーザ光
の光量を安全レベルとしつつレーザダイオードの発光量
を高めてノイズ発生を抑制することが可能になるという
作用を有する。また、低消費電力である面発光型のレー
ザダイオードを使用することが可能になるという作用を
有する。

【００２３】本発明の請求項２に記載の発明は、レーザ
光を発光するレーザダイオードと、このレーザダイオー
ドからのレーザ光の一部を透過させるとともに他を反射
する平板状のハーフミラーと、ハーフミラーを透過した
レーザ光を受光してこれを電流に変換するフォトダイオ
ードと、ハーフミラーで反射したレーザ光を集光する集
光レンズと、集光レンズに集光されたレーザ光を伝送す
る光ファイバを保持するファイバホルダとを備えた光送
信モジュールであり、外部に放射されるレーザ光の光量
を安全レベルとしつつレーザダイオードの発光量を高め
てノイズ発生を抑制することが可能になるという作用を
有する。また、低消費電力である面発光型のレーザダイ
オードを使用することが可能になるという作用を有す
る。

【００２４】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２記載の発明において、ハーフミラーにおけるフォトダ
イオード側の面に反射防止処理または減反射処理が施さ
れている光送信モジュールであり、ハーフミラーのフォ
トダイオード側の面でのレーザ光の反射が防止されて送
信光の品質向上を図ることができるという作用を有す
る。

【００２５】以下、本発明の実施の形態について、図１
および図２を用いて説明する。なお、これらの図面にお
いて同一の部材には同一の符号を付しており、また、重
複した説明は省略されている。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１による光通信モジュールを示す断面図である。

【００２７】図１に示すように、本実施の形態の光通信
モジュールは、ピン６が取り付けられたステム３を有し
ている。ステム３のピン６と反対側には、単一方向に向
けてレーザ光を発光する面発光型のレーザダイオード１
が取り付けられている。レーザダイオード１によるレー
ザ光の照射方向には、このレーザダイオード１からのレ
ーザ光の一部を吸収してこれを電流に変換し、他を反射
するフォトダイオード２が設けられている。なお、本実
施の形態においては、フォトダイオード２の受光面はレ
ーザダイオード１の光放射方向に対して約４５度の傾斜
を持って配置されている。したがって、レーザダイオー
ド１からのレーザ光はフォトダイオード２によって反射
され、約９０度光の向きを変える。

【００２８】ステム３にはレーザダイオード１およびフ
ォトダイオード２を気密封止するケース４が取り付けら
れており、このケース４により、レーザダイオード１と
フォトダイオード２は酸化や汚染から保護される。ケー
ス４には、フォトダイオード２により反射されたレーザ
光を透過させる窓板５がはめ込まれている。

【００２９】ケース４を包囲するようにしてレンズホル
ダ１０がステム３に取り付けられている。レンズホルダ
１０には、窓板５を透過したレーザ光を集光するための
集光レンズ８が接着固定されている。

【００３０】そして、レンズホルダ１０にはファイバホ
ルダ９が装着されている。ファイバホルダ９には光ファ
イバ１２が着脱可能に取り付けられている。この光ファ
イバ１２は、集光レンズ８で集光されたレーザ光が焦点
を結ぶ位置にその端面の中心部がくるようにファイバホ
ルダ９に位置決めされている。

【００３１】次に、このような本実施の形態の光通信モ
ジュールの動作について説明する。ピン６を通してレー
ザダイオード１に駆動電流が供給されると、面発光型の
レーザダイオード１は単一方向にレーザ光を放射する。

【００３２】放射されたレーザ光はフォトダイオード２
の受光面に照射される。そして、一部のレーザ光はフォ
トダイオード２に吸収され、吸収されなかった残りのレ
ーザ光は受光面で反射される。フォトダイオード２で吸
収されたレーザ光は電流へと変換されてピン６より取り
出され、外部回路においてレーザダイオード１の放射光
量が検出されてこのレーザダイオード１の放射光量がほ
ぼ一定になるように駆動電流の制御が行われる。一方、
フォトダイオード２の受光面にて反射されたレーザ光は
９０度向きを変えて窓板５を透過し、集光レンズ８に集
光された後、光ファイバ１２の端面中央にて焦点を結
ぶ。

【００３３】前述のように光ファイバ１２は光送信モジ
ュールのファイバホルダ９に対して着脱可能とされ、光
ファイバ選択の自由度、光ファイバ敷設作業の容易さが
確保されているる。しかし、光ファイバ１２がファイバ
ホルダ９よりはずれた場合には、レーザダイオード１よ
り放射されたレーザ光がファイバホルダ９の開口部より
外部に放射されることになり、放射光量の大きさによっ
ては眼に対して有害なものになり得る。このため、許容
される外部放射光量の大きさは各国の安全規格によって
厳密に制約されている。

【００３４】このようにファイバホルダ９の開口部から
の放射光量を下げるためにレーザダイオード１の発光量
が低減されると、光量不足により光発振が不安定になり
やすく、送信光に含まれるノイズ成分が増大するように
なる。

【００３５】しかしながら、本実施の形態による光送信
モジュールにおいては、レーザダイオード１からのレー
ザ光の一部がフォトダイオード２に吸収されているの
で、受光面によって反射される光量はレーザダイオード
１の放射光量の約３分の１程度に大幅に低減される。し
たがって、ファイバホルダ９より外部に放射されるレー
ザ光の光量を安全レベルに抑えても、レーザダイオード
１の放射光量を従来に比べて３倍程度まで高めることが
できる。これにより、レーザダイオード１の光放射が安
定して、送信光に含まれるノイズ成分の発生を大幅に減
らすことが可能になる。

【００３６】また、本実施の形態による光送信モジュー
ルにおいては、レーザダイオード１の放射光をフォトダ
イオード２で受光、反射するようにしているので、従来
の光送信モジュールの構成では不可能であった面発光型
のレーザダイオード１を使用することが可能になる。但
し、次に説明する実施の形態２を含め、端面発光型のレ
ーザダイオード１であっても、レーザ光の主放射光の放
射方向を同一にすれば、面発光型のレーザダイオード１
に代えて用いることができる。

【００３７】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２による光送信モジュールを示す断面図である。

【００３８】図２においては、レーザダイオード１の発
光面とフォトダイオード２の受光面とが正対する向きに
配置されている。また、レーザダイオード１とフォトダ
イオード２との間には、レーザダイオード１からのレー
ザ光の一部を透過させてフォトダイオード２に導くとと
もに他を反射して光ファイバ１２に案内するハーフミラ
ー１１が設置されている。

【００３９】ハーフミラー１１はガラス等の光透過率の
高い材料で平板状に形成されており、レーザダイオード
１の放射光が放射される位置においてこの放射光の方向
に対し約４５度の傾斜を持って配置されている。

【００４０】このような光通信モジュールによれば、レ
ーザダイオード１の放射光はハーフミラー１１のレーザ
ダイオード１側の面に照射され、一部のレーザ光はここ
で反射して約９０度向きを変えて集光レンズ８から光フ
ァイバ１２に受光され、この光ファイバ１２の内部を伝
送される。また、残るレーザ光はハーフミラー１１を透
過してフォトダイオード２に入射される。そして、電流
に変換されて外部回路に取り出されてレーザダイオード
１の放射光量が検出され、レーザダイオード１の放射光
量がほぼ一定になるように駆動電流の制御が行われる。

【００４１】ここで、平板状のハーフミラー１１のフォ
トダイオード２側の面にはコーティングがされて、反射
防止処理または減反射処理が施されている。したがっ
て、フォトダイオード２側の面においては、レーザダイ
オード１からの放射光はほとんど反射せずに透過して、
そのままフォトダイオード２に達する。

【００４２】仮に当該面がコーティングされていない場
合には、レーザダイオード１からのレーザ光はハーフミ
ラー１１のフォトダイオード２側の面で反射してハーフ
ミラー１１を透過し、レーザダイオード１から放射され
ハーフミラー１１のレーザダイオード１側の面で反射し
た光と干渉を生じながら集光レンズ８で集光されて光フ
ァイバ１２により伝送される。これにより、送信光は光
量の変動を生じることになる。しかし、本実施の形態に
おいては、ハーフミラー１１には前述のようなコーティ
ングが施されてレーザ光はフォトダイオード２側の面で
はほとんど反射しないので、このような光量変動が防止
されて送信光の品質が向上する。

【００４３】なお、ハーフミラー１１のレーザダイオー
ド１に対向する面における光の反射率と透過率との比
は、ハーフミラー１１を構成する材料の屈折率、もしく
は表面にコーティングを施した場合にはコーティング材
料の屈折率、膜厚などにより変化する。

【００４４】ここで、実施の形態１に示したようにフォ
トダイオード２によってレーザ光を直接反射させた場合
には、反射率と透過率との比を調整することは困難であ
る。これに対し、本実施の形態のようにハーフミラー１
１を使用した場合には、このような比率を広範囲にわた
って自由に調整することが可能である。たとえば、ハー
フミラー１１の材料に光学ガラスを使用し、そのレーザ
ダイオード１側の面にコーティングを施していない場合
には、入射光量に対する反射光量の比はフォトダイオー
ド２の受光面にて反射させた場合に比べて大きく低下す
る。このようなハーフミラー１１による場合、外部放射
光量が低減して安全レベルを保ったままレーザダイオー
ド１の発光量を高く保つことができるばかりでなく、光
ファイバ１２からの反射戻り光がハーフミラー１１のレ
ーザダイオード１側の面によって反射してレーザダイオ
ード１に再入射する割合も大きく低下されるために、レ
ーザダイオード１の発光安定度が高まり、放射光に含ま
れるノイズ成分の比が大きく低下して良好な信号品質が
得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レーザ
ダイオードで発光したレーザ光のうちフォトダイオード
あるいはハーフミラーで反射して光量が大幅に低減され
た反射光が光ファイバにより伝送されることになるの
で、外部に放射されるレーザ光の光量を安全レベルとし
つつレーザダイオードの発光量を高めてノイズ発生を抑
制することが可能になるという有効な効果が得られる。

【００４６】また、レーザ光の一部を吸収し他を反射す
るフォトダイオード、あるいはレーザ光の一部を透過し
て他を反射するハーフミラーを用いて反射光を光ファイ
バに導いているので、低消費電力である面発光型のレー
ザダイオードを使用することが可能になるという有効な
効果が得られる。

【００４７】ハーフミラーのフォトダイオード側の面を
反射防止処理または減反射処理することにより、ハーフ
ミラーのフォトダイオード側の面でのレーザ光の反射が
防止され、送信光の一層の品質向上を図ることができる
という有効な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１による光送信モジュール
を示す断面図

【図２】本発明の実施の形態２による光送信モジュール
を示す断面図

【図３】従来の光送信モジュールを示す断面図

【符号の説明】

１ レーザダイオード ２ フォトダイオード ８ 集光レンズ ９ ファイバホルダ １１ ハーフミラー １２ 光ファイバ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光を発光するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードからの前記レーザ光の一部を吸収
   してこれを電流に変換するとともに他を反射するフォト
   ダイオードと、 前記フォトダイオードにより反射された前記レーザ光を
   集光する集光レンズと、 前記集光レンズに集光された前記レーザ光を伝送する光
   ファイバを保持するファイバホルダとを備えたことを特
   徴とする光送信モジュール。
2. 【請求項２】レーザ光を発光するレーザダイオードと、 前記レーザダイオードからの前記レーザ光の一部を透過
   させるとともに他を反射する平板状のハーフミラーと、 前記ハーフミラーを透過した前記レーザ光を受光してこ
   れを電流に変換するフォトダイオードと、 前記ハーフミラーで反射した前記レーザ光を集光する集
   光レンズと、 前記集光レンズに集光された前記レーザ光を伝送する光
   ファイバを保持するファイバホルダとを備えたことを特
   徴とする光送信モジュール。
3. 【請求項３】前記ハーフミラーにおける前記フォトダイ
   オード側の面は、反射防止処理または減反射処理が施さ
   れていることを特徴とする請求項２記載の光送信モジュ
   ール。