(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバにより双方向に伝送される光を送受信する光送受信モジュールの構造において、光ファイバを内蔵するフェルールの先端面光軸上に第１の波長の光を光軸方向に通過させ、かつ第２の波長の光を光軸と垂直方向に反射させる波長合分波カプラを固定すると共に、該フェルール先端部近傍の外周面上に前記光軸と垂直方向に対して直角となる様な、フェルールの光軸回りの回転角を外部の光学的手段により調整するための切り欠き面であって、その表面が鏡面仕上げされているもの、を設け、かつ前記光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光送／受信素子を配置した構造を備えることを特徴とする光送受信モジュールの構造。
【請求項２】
前記フェルールの先端面光軸上にプリズム形の波長合分波カプラを固定したことを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュールの構造。
【請求項３】
波長合分波カプラと光送／受信素子との間の各光軸上に夫々単一のレンズを配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュールの構造。
【請求項４】
光送受信モジュールの光接続部をレセプタクル形に構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュールの構造。
【請求項５】
請求項１に記載の切り欠き面に対して、光ファイバの光軸に垂直な方向からレーザビームを照射し、かつその反射ビームを前記光軸に垂直な方向に設けたピンホールを介して検出すると共に、反射ビームの検出有無に従ってフェルールの回転角を調整することを特徴とする光送受信モジュールの製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光送受信モジュールの構造及びその製法に関し、更に詳しくは光ファイバにより双方向に伝送される光を送受信する光送受信モジュールの構造及びその製法に関する。
【０００２】
高速ディジタル伝送サービスの提供後、ＩＳＤＮ，ＣＡＴＶ等の伝送サービスが急増しており、西暦２０００年頃にはマルチメディアの需要が爆発的に増大することが予想されている。これに伴い、アクセス網（幹線網）の光化が進められているが、将来は、電柱や小規模集合住宅の屋内等に設置した光加入者線終端装置（ＯＮＵ）まで１本の光ファイバで双方向伝送することにより高速・広帯域サービスの対応が可能となる。このため、光加入者線終端装置（光送受信モジュール）の小型化・低コスト化が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】
図７は従来技術を説明する図で、従来の光加入者線終端装置（光送受信モジュール）の構成を示している。図において、７０は基板等に光部品及び電子回路を実装した光加入者線終端装置、７１は光送信用のレーザダイオードＬＤ及び光受信用のフォトダイオードＰＤ等を内蔵している光モジュール、７２は内部接続用の光ファイバ間を着脱自在に接続するための光アダプタ、７３はファイバ融着型の波長合分波（ＷＤＭ）フィルタ、７４，７５は光コネクタ，７６は光伝送路に接続する光ケーブル、７７〜７９は内部接続用の光ファイバである。
【０００４】
係る構成により、ＬＤからの送信光λ1 （＝１．３μｍ）は光アダプタ７２，光ファイバ７８を介してＷＤＭフィルタ７３に入力すると共に、光ファイバ７７の光路に合波され、光コネクタ７５を介して光ケーブル７６に送信される。一方、光ケーブル７６からの受信光λ2 （＝１．５５μｍ）は光ファイバ７７を介してＷＤＭフィルタ７３に入力すると共に、光ファイバ７９の光路に分波され、光アダプタ７２を介してＰＤに入力する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記ファイバ融着型の波長合分波（ＷＤＭ）フィルタ７３を使用する方式であると、ＷＤＭフィルタ７３そのもののサイズが大きいばかりか、一般にファイバ融着型のＷＤＭフィルタ７３は高価である。またファイバ融着型ＷＤＭフィルタ７３と光モジュール７１とを光結合させるには、周辺に光アダプタ７２や光コネクタ７４等が必要となり、このためにトータルの部品点数が増加する。また接続用光ファイバ７７〜７９等におけるロスを少なくするためには、光ファイバ７７〜７９等の実装曲率半径を所定以上に確保する必要があり、このためにトータルの実装スペースが大きくなるばかりか、光ファイバ７７〜７９等の実装（フォーミング）作業にも時間が掛かる。
【０００６】
本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたもので、その目的とする所は、小型かつ構造簡単で高信頼性の光送受信モジュールを低コストで提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は例えば図１の構成により解決される。即ち、本発明（１）の光送受信モジュールの構造は、光ファイバにより双方向に伝送される光を送受信する光送受信モジュールの構造において、光ファイバ４２を内蔵するフェルール４１の先端面光軸上に第１の波長λ１の光を光軸方向に通過させ、かつ第２の波長λ２の光を光軸と垂直方向に反射させる波長合分波カプラ４３を固定すると共に、該フェルール先端部近傍の外周面上に前記光軸と垂直方向に対して直角となる様な、フェルールの光軸回りの回転角を外部の光学的手段により調整するための切り欠き面４５であって、その表面が鏡面仕上げされているもの、を設け、かつ前記光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光送／受信素子２２／３１を配置した構造を備えるものである。
【０００８】
なお、図１は光送信素子としてＬＤ２２、光受信素子としてＰＤ３１を備える場合を示しているが、本発明（１）は光送信素子としてＬＤ３１、光受信素子としてＰＤ２２を備える様に構成しても良いことは明らかである。但し、ここでは図１の場合を説明する。
【０００９】
ＬＤ２２からの送信光λ1 （例えば１．３ｎｍ）は波長合分波カプラ４３をそのまま光軸方向に通過（直進）して光ファイバ４２に送信される。一方、光ファイバ４２からの受信光λ2 （例えば１．５５ｎｍ）は波長合分波カプラ４３で光軸と垂直方向に反射され、ＰＤ３１に受信される。
【００１０】
本発明（１）においては、フェルール４１の先端面光軸上に波長合分波カプラ４３を固定すると共に、光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光送／受信素子２２／３１を配置した極めて簡単な構成により、少ない部品点数で精密な光結合が得られ、小型かつ堅牢で高信頼性の光送受信モジュールを低コストで提供できる。
また、該フェルール先端部近傍の外周面上に前記光軸と垂直方向に対して直角となる様な、フェルールの光軸回りの回転角を外部の光学的手段により調整するための切り欠き面であって、その表面が鏡面仕上げされているもの、を設けたことにより、本モジュールの製造時（調整時等）においては、この切り欠き面４５を利用することにより、光ファイバ４２に実際に光を通さなくても、外部の試験装置によりＰＤ３１の方向（即ち、光軸と垂直方向）から切り欠き面４５に入射させたビーム光をＰＤ３１の方向に反射させることが可能となり、これによりフェルール４１（即ち、波長合分波カプラ４３）のＺ軸の回りの回転の調整を精密に行える。
【００１１】
本発明（２）では、上記本発明（１）において、前記フェルールの先端面光軸上にプリズム形の波長合分波カプラを固定したものである。
好ましくは、本発明（３）においては、上記本発明（１）又は（２）において、波長合分波カプラ４３と光送／受信素子２２／３１との間の各光軸上に夫々単一のレンズ１３，３３を配置したものである。
【００１２】
ところで、上記本発明（１）又は（２）によれば、フェルール４１（即ち、光ファイバ４２）の先端面光軸上に波長合分波カプラ４３又はプリズム形の波長合分波カプラ４３を固定する構造により、各部材を所要にアセンブリした時点では、光ファイバ４２の端面とＬＤ２２及びＰＤ３１との間の各光路長を常に一定にできる。従って、本発明（３）によれば、ＬＤ２２からの射出ビームを単一のレンズ１３により効率良く光ファイバ４２に集光でき、また光ファイバ４２からの射出ビームを単一のレンズ３３により効率良くＰＤ３１に集光できる。かくして、従来必要であった様な、点光源の光を平行光線に変換するためのコリメータレンズを省略できる。
【００１４】
また好ましくは、本発明（４）においては、上記本発明（１）又は（２）において、光送受信モジュールの光接続部をレセプタクル形に構成したものである。従って、外部のファイバケーブル等との光接続が容易かつ高信頼性で行える。
【００１５】
また本発明（５）の光送受信モジュールの製法は、上記本発明（１）に記載の切り欠き面４５に対して、光ファイバ４２の光軸に垂直な方向からレーザビームを照射し、かつその反射ビームを前記光軸に垂直な方向に設けたピンホール等を介して検出すると共に、反射ビームの検出有無に従ってフェルール４２のＺ軸の回りの回転有無を精密に調整するものである。従って、この種の光送受信モジュールの製造・調整が容易となり、コストダウンが図れる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に好適なる複数の実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。
【００１７】
図２は実施の形態による光送受信モジュールを説明する図で、図２（ａ）はその側断面図、図２（ｂ）は背面図、図２（ｃ）は正面図、そして図２（ｄ）は図２（ａ）のＡ−Ａ平断面図を示している。なお、図に一例の寸法（単位ｍｍ）を示す。
【００１８】
この光送受信モジュール１０は、基本的には、光送信部をなすＬＤアセンブリ２０と、光受信部をなすＰＤパッケージ３０と、内外部における光結合部をなすフェルールアセンブリ４０とを単一のケース部材１１で固定支持した構造を備える。ここで、本体（ケース）１１は、ステンレス等からなり、その光送信端部の開口部に設けたマウント１２により送信ビーム集光用のレンズ１３を固定支持している。
【００１９】
ＬＤアセンブリ２０は、ステンレス等からなる円筒状のホルダ２５にＬＤパッケージ２１を嵌入，溶接した構造からなる。このＬＤパッケージ２１は、金属製の容器内に光送信用のＬＤ素子２２と、背面のＬＤ光出力制御のためのモニタ用ＰＤ２４とを収容した構造を備え、内部に窒素ガス等を封入すると共に、その光軸上の表面にはサファイヤ等からなる窓２３が設けられている。またＬＤパッケージ２１の背面には電気信号用及び電源用（アースを含む）の端子ａ〜ｄが設けられている。
【００２０】
ＰＤパッケージ３０は、金属製の容器に光受信用のＰＤ素子３１と、該ＰＤの検出信号出力を前置増幅するためのプリアンプ３２とを収容した構造を備え、その光軸上の表面には受信光をＰＤ３１に集光するためのレンズ３３が設けられている。またＰＤパッケージ３０の背面には電気信号用及び電源用（アースを含む）の端子ｅ〜ｉが設けられている。
【００２１】
フェルールアセンブリ４０は、セラミックス等からなるフェルール４１と、該フェルール４１内に埋設され、かつその両端面がフェルール４１の両端面と面一となる様に設けられた光ファイバ４２と、フェルール４１の先端面光軸上に直接固定されたプリズム形の波長合分波カプラ（以下、ＷＤＭカプラとも称す）４３と、フェルール４１を保持するためのステンレス等からなる円筒状のホルダ４６と、同じくステンレス等からなるスリーブ４７とを備える。ここでは、フェルール４１にホルダ４６を圧入し、ＷＤＭカプラ４３を固定している。更に、ＷＤＭカプラ４３は特定の波長の光を合分波するための波長合分波膜（以下、斜面とも称す）４４を備えており、またフェルール４１の先端部近傍の外周面上には表面を鏡面仕上げされた切り欠き面４５を備える。
【００２２】
この様な各アセンブリを結合して完成された光送受信モジュール１０においては、ＬＤ２２からの射出光λ1 （＝１．３μｍ）はレンズ１３で集光され、ＷＤＭカプラ４３内をそのまま透過（直進）して光ファイバ４２のコア部に入射する。一方、光ファイバ４２からの射出光λ2 （＝１．５５μｍ）は斜面４４で光軸に垂直な方向に反射されると共に、レンズ３３で集光され、ＰＤ３１に入射（結像）する。
【００２３】
図３は実施の形態におけるＷＤＭカプラを説明する図で、図３（Ａ）はその外観斜視図、図３（Ｂ）は側面図を示している。図３（Ａ）において、フェルール４１の先端部端面光軸上には例えば１辺が１ｍｍの立方形状からなるプリズム形のＷＤＭカプラ４３が固定されており、その対角面（即ち、光ファイバ４２の光軸に対し４５°傾斜した面）上には特定の波長の光を合分波可能な波長合分波膜（ＳＷＰＦ膜）４４が設けられている。またフェルール４１の先端部近傍の外周面上には光ファイバ４２の光軸と垂直方向に対して直角となる様な切り欠き面４５が設けられている。即ち、この切り欠き面４５と、ＷＤＭカプラ４３の上下面とは平行になっている。
【００２４】
図３（Ｂ）において、このＷＤＭカプラ４３は、光を入出力するためのポート１〜３を備えており、ポート２から入射した波長λ1 （＝１．３μｍ）の光はそのまま直進してポート１に出力され、一方、ポート１から入射した波長λ2 （＝１．５５μｍ）の光は波長合分波膜４４で光軸と垂直な方向に反射され、ポート３に出力される。なお、このＷＤＭカプラ４３としては、他にも様々なタイプ（光導波方式等）のものを使用できる。
【００２５】
図４，図５は実施の形態による光送受信モジュールの組立説明図（１），（２）で、図４（Ａ）はＬＤアセンブリ２０の取り付けの態様を示している。なお、図示しないが、本体１１及び後述の各アセンブリ等は図のＸＹＺ軸上を精密に移動可能な把持装置等によって相互に精密に位置決め可能となっている。
【００２６】
図４（Ａ）において、本体１１にＬＤアセンブリ２０（即ち、ホルダ２５）を装着（位置決め）する。ＣＣＤカメラ１０３（及びモニタ１０４）でレンズ１３の対向側よりＬＤ素子２２の位置とレンズ１３の中心位置とを画像により認識（目視又は自動認識）し、ＬＤ素子２２に対してレンズ１３への出射角を０°（光軸方向）に合わせるため、ＸＹ軸方向の調整を行う。該調整後、ＬＤアセンブリ２０（即ち、ホルダ２５）を本体１１に溶接（レーザ溶接等）する。
【００２７】
図４（Ｂ）はフェルール回転角の調整の態様を示している。フェルールアセンブリ４０のＺ軸の回りの回転角の調整はフェルール４１の先端部に設けた切り欠き面４５を利用することで容易かつ精密に行える。この例では、本体１１にフェルールアセンブリ４０を装着（位置決め）すると共に、光ファイバ４２の光軸と垂直な方向に光スポットビームのＨe −Ｎe レーザ装置１０１を配置し、そのビーム射出端からのＨe −Ｎe レーザを切り欠き面４５に照射すると共に、その反射ビームが前記ビーム射出端に設けたピンホールに戻ってくるようにフェルール４１のＺ軸の回りの回転調整を行う。
【００２８】
挿入図（ａ），（ｂ）にフェルール４１を正面から見た場合の回転調整の態様を示す。図（ａ）において、もしフェルール４１がＺ軸の回りに回転していると、Ｈe −Ｎe レーザ装置１０１からの射出ビームはピンホールには戻らず、この場合は回転角の微調整が必要となる。図（ｂ）において、この例ではフェルールアセンブリ４０を紙面に向かって右側に徐々に回転させることにより、やがて反射ビームはピンホールに戻り、こうして回転角の調整を終了する。
【００２９】
図５（Ａ）はフェルール４１のＸＹＺ軸方向の位置決めの態様を示している。上記回転調整が終了したフェルールアセンブリ４０における、そのフェルール後端部の光ファイバ４２に適当なファイバケーブルを介してパワーメータ１００を接続する。この状態でＬＤ素子２２を発光させ、その出力光λ1 （１．３μｍ）の受信レベルをパワーメータ１００でモニタし、光受信パワーが相対的に最大となる様にフェルールアセンブリ４０のＸＹＺ軸方向の調整を行う。該調整後、ホルダ４６とスリーブ４７とを溶接（レーザ溶接等）する。再度、光受信パワーが相対的に最大となる様にフェルールアセンブリ４０のＸＹ軸方向の調整を行う。該調整後、本体１１とスリーブ４７とを溶接（レーザ溶接等）する。
【００３０】
図５（Ｂ）はＰＤパッケージ３０の取り付けの態様を示している。本体１１にＰＤパッケージ３０を装着（位置決め）する。一方、光ファイバ４２にはＬＤ光源１０２から波長λ2 （＝１．５５μｍ）の光を入射すると共に、ＷＤＭカプラ４３（４４）で反射された光をＰＤ素子３１で受光させ、その受光出力をモニタし、ＰＤ３１の受光出力が最大となる様にＹＺ軸方向の調整を行う。該調整後、ＰＤパッケージ３０を本体１１に溶接（レーザ溶接等）する。こうして本実施の形態による光送受信モジュール１０が完成する。
【００３１】
図６は他の実施の形態による光送受信モジュールを説明する図で、上記実施の形態による光送受信モジュールの外部との光接続部をレセプタクル形に構成した場合を示している。ここでは、フェルールアセンブリ４０の周囲にフレーム４８を設け、該フレーム４８のフランジ部に図示のようなフック部材５０を嵌め込む。そして、このフック部材５０にレセプタクル形の光コネクタ６０を嵌め込むことで、フック部材５０の内部では、光送受信モジュール１０のフェルール４１と光コネクタ６０のフェルール６１とが当接し、夫々の光ファイバ間の光結合が得られる。なお、レセプタクル構造は他にも様々に構成できる。
【００３２】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範囲内で各部の構成、及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【００３３】
【発明の効果】
以上のべた如く本発明によれば、光ファイバを内蔵するフェルールの先端面光軸上に波
長合分波（ＷＤＭ）カプラを固定すると共に、光軸方向及び光軸と垂直方向に夫々光送／受信素子を配置し、これらの部材を単一のケース部材で固定支持した簡単な構成により、小型かつ高信頼性の光送受信モジュールを低コストで大量に提供でき、よって光加入者線終端装置等の普及に寄与するところが極めて大きい。
また、フェルール先端部近傍の外周面上に該フェルールの光軸回りの回転角を外部の光学的手段により調整するための切り欠き面であって、その表面が鏡面仕上げされているもの、を備える構成により、フェルール（即ち、波長合分波カプラ）のＺ軸の回りの回転の調整を容易かつ精密に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理を説明する図である。
【図２】実施の形態による光送受信モジュールを説明する図である。
【図３】実施の形態におけるＷＤＭカプラを説明する図である。
【図４】実施の形態による光送受信モジュールの組立説明図（１）である。
【図５】実施の形態による光送受信モジュールの組立説明図（２）である。
【図６】他の実施の形態による光送受信モジュールを説明する図である。
【図７】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
１０  光送受信モジュール
１１  本体（ケース）
１２  マウント
１３  レンズ
２０  ＬＤアセンブリ
２１  ＬＤパッケージ
２２  ＬＤ素子
２３  窓
２４  モニタ用ＰＤ
２５  ホルダ
３０  ＰＤパッケ−ジ
３１  ＰＤ素子
３２  プリアンプ
３３  レンズ
４０  フェルールアセンブリ
４１  フェルール
４２  光ファイバ
４３  波長合分波カプラ
４４  波長合分波膜
４５  切り欠き面
４６  ホルダ
４７  スリーブ
４８  フレーム
５０  フック部材
６０  光コネクタ
６１  フェルール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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