(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送用光源として用いる発光部を有する光モジュールであって、
上記発光部は、中心発光波長６４０nm〜６６０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第１発光素子と中心発光波長７７０nm〜７９０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第２発光素子とを有し、
上記第１,第２発光素子から発する光の光軸が略一致するように、上記発光部の上記第１,第２発光素子を１つのパッケージ内に夫々搭載し、
波長６４０nm〜６６０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７７０nm〜７９０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とが単一の基板に集積化された受信用受光部を有し、
上記第１受信用受光素子と上記第２受信用受光素子の両方の受光領域上に、受信信号光の集光スポットがまたがるようにしたことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の光モジュールにおいて、
上記第１受信用受光素子と上記第２受信用受光素子の両方の受光領域を放射状に分割して配置したことを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の光モジュールにおいて、
上記発光部の上記第１,第２発光素子から発する送信信号光と上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子により受信する受信信号光とを分離する分離素子を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項４】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
上記分離素子はプリズムであることを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
上記分離素子はホログラムであることを特徴とする光モジュール。
【請求項６】
請求項３に記載の光モジュールにおいて、
上記分離素子は上記受信用受光部の表面であることを特徴とする光モジュール。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光モジュールを用いた光通信方式であって、
コア層とクラッド層とがプラスチックで構成された全プラスチックファイバを信号伝送路に用いるときは、上記発光部の上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光を送信信号として用い、
石英ガラスのコア層とプラスチックのクラッド層で構成されたプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用いるときは、上記発光部の上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光を送信信号として用いることを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光モジュールを用いた光通信方式であって、
石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、
波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか一方を通信開始時の送信信号に用いるか予め決めておき、上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光の他方を返信信号に用いることにより波長多重通信を行うことを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれか１つに記載の光モジュールを用いた光通信方式であって、
石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、
波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、
通信開始時の受信信号光が上記波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれの光であるかを上記光モジュールの上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子の各出力に基づいて判別し、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のうちの上記受信信号光と波長が異なる光で返信信号を送信することにより波長多重通信を行うことを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項１０】
請求項９に記載の光モジュールを用いた光通信方式において、
上記通信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項１１】
中心発光波長６４０nm〜６６０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第１発光素子と中心発光波長７７０nm〜７９０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第２発光素子とを有する信号伝送用光源用の発光部と、波長６４０nm〜６６０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７７０nm〜７９０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とを有する光モジュールを用いた光通信方式であって、
石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、
波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、
通信開始時の受信信号光が上記波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれの光であるかを上記光モジュールの上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子の各出力に基づいて判別し、
上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のうちの上記受信信号光と波長が異なる光で返信信号を送信することにより波長多重通信を行うと共に、
上記通信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の光モジュールを用いた光通信方式において、
上記ダミー信号は、受信側で直流信号と見なされるような内容のデジタル信号であることを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【請求項１３】
請求項１０または１１に記載の光モジュールを用いた光通信方式において、
上記ダミー信号は、基準伝送速度と略同一の伝送速度で、かつ、上記基準伝送速度を定める基準クロック信号の周波数に略等しい周波数のデジタル信号であることを特徴とする光モジュールを用いた光通信方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、波長の異なる２つの光による光通信に用いられる光モジュールおよびそれ用いた光通信方式に関し、特に全プラスチックファイバやプラスチッククラッドファイバ等を信号伝送路として用い、通信距離が数ｍ〜１ｋｍ程度の短距離,中距離光通信に用いられる光モジュールおよび光モジュールを用いた光通信方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光を通信手段として用いる利点の１つとして、波長の異なる複数の光を同時に用いて通信を行う波長多重通信が可能であることが挙げられる。この波長多重通信が可能な理由は、光が電気と異なり、同じ信号伝送路にあっても波長が異なる光が互いに影響をほとんど及ぼさないという性質を有するためである。実際、干渉性がよいと言われるレーザ光同士であっても、波長が０.１nmも異なるとほとんど干渉は起こらない。このため、伝送損失が小さい石英ガラスファイバに１５５０nm付近の光を３２波長同時に入れて通信する研究も行われている。また、１２１０nm〜１５７０nmの広範囲の波長の光を８波長使用して通信しようという試みも行われている。この場合、広範囲の波長を使用しながら８波長しか使用しないのは、現在実用化されている光の分離素子や合流素子の特性等により、光の分離,合流が制限されているためである。
【０００３】
このような波長多重通信では、これまで通信容量を上げることを主眼に検討されてきたため、高速変調が可能な半導体レーザと、モード分散による帯域制限が少なくかつ伝送損失の小さい単一モード光ファイバとを組み合わせた通信方式が検討されてきた。この波長多重通信方式に用いられる送信部としては、図１５に示す構成となる。この波長多重通信方式に用いられる送信部は、単一モード石英ファイバまたはモードの少ないＧＩ型マルチモード光ファイバを信号伝送路１２４に用いている。この信号伝送路１２４に用いる光ファイバの光を閉じ込めるコア径は１０〜５０μmと小さい。さらに、波長の異なる２つの半導体レーザ光源を別々のパッケージ１２１,１２６で用意し、各パッケージ１２１,１２６から出たレーザ光の光路を一致させるために合流素子であるプリズム１２３を用いる。このプリズム１２３により波長の異なる２つのレーザ光をいずれも信号伝送路１２４の入射端１２４aに集光する。この波長の異なる２つのレーザ光を信号伝送路１２４の入射端１２４aに正確に集光するには、パッケージ１２１,１２６から出たレーザ光の光軸が正確に一致している必要がある。
【０００４】
このような光通信システムでは、伝送距離が数ｋｍ以上、伝送速度は１Ｍbps以上〜１Ｔbps以上といった値が想定されている。
【０００５】
一方、伝送距離が１０ｍ〜１ｋｍ程度の短距離,中距離光通信システムでは、複数の波長を用いて光通信するという提案はされていない。これは、短距離,中距離光通信システムでは、コストを低く抑えることが重要であり、１Ｔbpsといった簡単に実現できない伝送速度が求められることもなく、光学調整が困難でかつ素子数が増える等の問題がある波長多重通信方式よりも変調速度を上げる方が容易と考えられるためである。一方、伝送距離は、信号伝送路に使用する光ファイバの伝送損失により支配されており、伝送距離が５０ｍ以下の短距離光通信システムでは、コア径が約１０００μmと大きい全プラスチックファイバ(以下、ＡＰＦという)を主に用い、伝送距離が３００ｍ以下の中距離光通信システムでは、コア径が約２００μmのプラスチッククラッドファイバ(以下、ＰＣＦという)を主に用いている。
【０００６】
例えば、長距離光通信システムに用いられる石英ファイバでは、最も損失の小さい波長は１３００nmであり、波長１３００nmにおいて伝送損失は約０.５ｄＢ／ｋｍである。一方、短距離光通信システムで用いられるＡＰＦでは、最も伝送損失の小さい波長は６５０nmであり、波長６５０nmにおいて伝送損失は約１５６ｄＢ／ｋｍであり、中距離光通信システムで用いられるＰＣＦでは、最も伝送損失の小さい波長は７８０nmであり、波長７８０nmにおいて伝送損失は約４.５ｄＢ／ｋｍである。また、上記波長６５０nmにおけるＰＣＦの損失は、約８ｄＢ／ｋｍと同じ波長におけるＡＰＦの損失より小さいが、ＰＣＦはＡＰＦより高価なため、これまで短距離用に使用されることはなかった。
【０００７】
上記ＡＰＦを使用する場合、光源の中心波長としては６４０nm〜６６０nmであればよく(以下、６５０nmで代表する)、ＰＣＦを使用する場合は、光源の中心波長としては７７０nm〜７９０nmであればよい(以下、７８０nmで代表する)。また、ＡＰＦは、ＰＣＦに比べ安価であり、コア径が９５０μmとＰＣＦの２００μmより大きくて光源や受光素子と光ファイバとの接続が一層容易であるため、短距離の光通信には最適と考えられる。これまでの検討では、ＡＰＦは５０ｍ以下の短距離通信に用い、ＰＣＦは３００ｍ以下の中距離通信に用いるのがよいとされているが、これは光源に発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いた場合であり、半導体レーザ(ＬＤ)を用いれば、さらに伝送距離を長くすることができると考えられる。
【０００８】
また、波長６５０nmの光源としてＩnＧaＡsＰ／ＧaＡs系の発光ダイオード(ＬＥＤ)または半導体レーザ(ＬＤ)を使用し、波長７８０nmの光源としてＧaＡlＡs／ＧaＡs系の発光ダイオード(ＬＥＤ)または半導体レーザ(ＬＤ)を使用している。また、受光素子としては、波長６５０nmおよび波長７８０nmのいずれの波長の光に対してもＳi系のフォトダイオードを使用している。
【０００９】
通信距離が５０ｍ以下というのは、主に家庭内や小さなオフィスにおける使用が想定している。一方、通信距離が３００ｍ以下というのは、工場の構内通信・広いオフィス内における使用を想定している。しかし、このような短距離,中距離通信用端末というのは、持ち運ぶ場合も多いことが想定される。すなわち、パソコンや携帯情報端末等の普及が著しく、これらの端末に上記短距離,中距離光通信システムを直接接続したいという要求が高まっている。
【００１０】
このような用途では、光ファイバと端末に取り付けられた光モジュールとが簡単に接続できること以外に、光モジュールを含む端末が小型であること、短距離通信と中距離通信の両方で使用できること、安価であることが求められる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、短距離光通信システムと中距離光通信システムとの両方で使える送信用の光モジュールとしては、上記光ファイバの伝送損失特性から、短距離通信用に波長６５０nmの光源と中距離通信用に波長７８０nmの光源が夫々搭載された２つのパッケージを用いることが考えられる。しかしながら、図１５の従来の光モジュールからも分かるように、２つのパッケージを用いると光モジュールが大きくなり、短距離,中距離用で想定される携帯端末への搭載に適さないという問題がある。
【００１２】
また、短距離通信用と中距離通信用との両方で使える受信用の光モジュールとしては、短距離用の波長６５０nmの光と中距離用の波長７８０nmの光とに最適化された受光素子が夫々搭載された２つのパッケージを用いることが考えられる。しかしながら、２つのパッケージを用いると光モジュールが大きくなり、短距離,中距離用光通信システムで想定される携帯端末への搭載に適さないという問題がある。
【００１３】
また、ＡＰＦとＰＣＦとのコネクタを共通化し、短距離用の波長６５０nmの光源だけを用いた光モジュールでは、波長７８０nmの光を用いる場合に比較してＰＣＦの損失が大きくなるため、伝送距離としては１５０〜２００ｍ程度と短くなり、中距離通信に使用する場合に伝送距離が不足するという問題がある。
【００１４】
さらに、端末を小型化するためには、信号伝送路である光ファイバを１本とし、コネクタを小さくすることも必要である。すなわち、１芯双方向伝送を実現する必要があり、送信用の半導体レーザ(ＬＤ)または発光ダイオード(ＬＥＤ)と受信用のフォトダイオード(ＰＤ)とを同一のパッケージに搭載することが望ましい。ところが、同一の波長で送信と受信とを同時に行おうとすると、受信信号に送信信号が重なってしまう。これを避けるためには、送信と受信を分ける方法があるが、実質的な伝送速度が遅くなるという課題がある。これに対して送信信号光の波長と受信信号光の波長とを変える、いわゆる波長多重通信が考えられるが、上記波長多重通信技術を短距離,中距離光通信システムに適用するためには、上述したようにパッケージの小型化と低価格化を図ることが課題となる。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、短距離通信と中距離通信の両方で使用でき、携帯端末に適した小型で低価格な光モジュールを提供すると共に、ＡＰＦ,ＰＣＦの両方に対応でき、光ファイバ１芯による双方向伝送も可能な波長多重通信ができる光モジュールを用いた光通信方式を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の光モジュールは、信号伝送用光源として用いる発光部を有する光モジュールであって、上記発光部は、中心発光波長６５０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第１発光素子と中心発光波長７８０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第２発光素子とを有し、上記第１,第２発光素子から発する光の光軸が略一致するように、上記発光部の上記第１,第２発光素子を１つのパッケージ内に夫々搭載し、波長６４０nm〜６６０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７７０nm〜７９０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とが単一の基板に集積化された受信用受光部を有し、上記第１受信用受光素子と上記第２受信用受光素子の両方の受光領域上に、受信信号光の集光スポットがまたがるようにしたことを特徴としている。
【００１７】
上記請求項１の光モジュールによれば、上記発光部の１つのパッケージ内に搭載された中心発光波長６５０nmの第１発光素子(半導体レーザチップまたは発光ダイオード)と中心発光波長７８０nmの第２発光素子(半導体レーザチップまたは発光ダイオード)とから夫々発する光の光軸を略一致させる。そうすることによって、上記第１,第２発光素子の正確な位置調整を行わなくても、第１,第２発光素子から発する波長の異なる２つの光を光ファイバ内に入射させることが可能となる。したがって、光モジュールの寸法を大きくすることなく、短距離通信と中距離通信の両方で使用でき、携帯端末に適した小型の光モジュールを実現できる。また、上記波長６５０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７８０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とを１つのパッケージに搭載し、受信用受光部として用いることにより、光モジュールの小型化が可能となる。また、上記第１受信用受光素子と第２受信用受光素子との位置調整を行う必要がない。また、上記第１,第２受信用受光素子の２つを別々に搭載する場合に比べると、実装時に最初に用いる半田の融点より後で用いる半田の融点を低くする必要がないので、実装が容易にできる。
【００１８】
また、請求項３の光モジュールは、請求項１または２の光モジュールにおいて、上記発光部の上記第１,第２発光素子から発する送信信号光と上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子により受信する受信信号光とを分離する分離素子を有することを特徴としている。
【００１９】
上記請求項３の光モジュールによれば、上記送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子を備えることにより、１本の光ファイバで送受信が可能となる。
【００２０】
また、請求項４の光モジュールは、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子はプリズムであることを特徴としている。
【００２１】
上記請求項４の光モジュールによれば、上記分離素子をプリズムとすることにより、上記発光部と受信用受光部とを１つのパッケージに入れることが可能となり、小型化できる。
【００２２】
また、請求項５の光モジュールは、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子はホログラムであることを特徴としている。
【００２３】
上記請求項５の光モジュールによれば、上記分離素子をホログラムとすることにより、上記発光部と受信用受光部とを１つのパッケージに入れることが可能となり、一層の小型化が図れる。
【００２４】
また、請求項６の光モジュールは、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子は上記受信用受光部の表面であることを特徴としている。
【００２５】
上記請求項６の光モジュールによれば、上記分離素子を受信用受光部の表面とすることにより、構成する素子を少なくすることが可能となり、低価格化が図れると共に、作成も容易となる。
【００２６】
また、請求項７の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、コア層とクラッド層とがプラスチックで構成された全プラスチックファイバを信号伝送路に用いるときは、上記発光部の上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光を送信信号として用い、石英ガラスのコア層とプラスチックのクラッド層で構成されたプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用いるときは、上記発光部の上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光を送信信号として用いることを特徴としている。
【００２７】
上記請求項７の光モジュールを用いた光通信方式によれば、上記信号伝送路にコア層とクラッド層とがプラスチックで構成された全プラスチックファイバ(伝送距離５０ｍ以下の短距離通信に主に用いる)を用いる場合には、波長６５０nmの光を信号光として用いる。一方、上記信号伝送路に石英ガラスのコア層とプラスチックのクラッド層で構成されたプラスチッククラッドファイバ(伝送距離３００ｍ以下の中距離通信に主に用いる)を用いる場合には、波長７８０nmの光を信号光として用いる。そうすることにより、短距離通信と中距離通信の両方で伝送特性を最適に保つことができる。
【００２８】
また、請求項８の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、波長６５０nmの光または波長７８０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光のいずれか一方を通信開始時の送信信号に用いるか予め決めておき、上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光の他方を返信信号に用いることにより波長多重通信を行うことを特徴としている。
【００２９】
上記請求項８の光モジュールを用いた光通信方式によれば、上記信号伝送路に１本のプラスチッククラッドファイバを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、通信開始時にいずれの波長の光を送信信号に使用するか予め決めて通信を行うことにより、波長多重通信により１本の光ファイバで送受信が可能となる。
【００３０】
また、請求項９の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、波長６５０nmの光または波長７８０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、通信開始時の受信信号光が上記波長６５０nmの光または波長７８０nmの光のいずれの光であるかを上記光モジュールの上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子の各出力に基づいて判別し、上記第１発光素子から発する波長６５０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７８０nmの光のうちの上記受信信号光と波長が異なる光で返信信号を送信することにより波長多重通信を行うことを特徴としている。
【００３１】
上記請求項９の光モジュールを用いた光通信方式によれば、上記信号伝送路に１本のプラスチッククラッドファイバを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、いずれの波長の光を受信しているかを上記集積化された第１,第２受信用受光素子の各出力から判別し、もう一方の波長の光で送信を行うことにより、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信が可能となる。さらに、送信信号光と受信信号光とに必ず異なる波長を割り当てることが可能となる。
【００３２】
また、請求項１０の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項９の光モジュールを用いた光通信方式において、上記通信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することを特徴としている。
【００３３】
上記請求項１０の光モジュールを用いた光通信方式によれば、波長多重通信を行う場合、送信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することにより、受信側で受信されたダミー信号により次の送信側の送信信号光の波長を確実に検出することが可能となり、信号の最初から最適な受信状態を実現することができる。
【００３４】
また、請求項１１の光モジュールを用いた光通信方式は、中心発光波長６４０nm〜６６０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第１発光素子と中心発光波長７７０nm〜７９０nmの半導体レーザチップまたは発光ダイオードチップである第２発光素子とを有する信号伝送用光源用の発光部と、波長６４０nm〜６６０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７７０nm〜７９０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とを有する光モジュールを用いた光通信方式であって、石英ガラスからなるコア層とプラスチックからなるクラッド層で構成された１本のプラスチッククラッドファイバを信号伝送路に用い、上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか一方を送信信号として用い、波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれか他方を受信信号として用い、通信開始時の受信信号光が上記波長６４０nm〜６６０nmの光または波長７７０nm〜７９０nmの光のいずれの光であるかを上記光モジュールの上記受信用受光部の上記第１,第２受信用受光素子の各出力に基づいて判別し、上記第１発光素子から発する波長６４０nm〜６６０nmの光または上記第２発光素子から発する波長７７０nm〜７９０nmの光のうちの上記受信信号光と波長が異なる光で返信信号を送信することにより波長多重通信を行うと共に、上記通信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することを特徴としている。
【００３５】
上記請求項１１の光モジュールを用いた光通信方式によれば、信号伝送路に１本のプラスチッククラッドファイバを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、いずれの波長の光を受信しているかを上記第１,第２受信用受光素子の各出力から判別し、もう一方の波長の光で送信を行うことにより、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信が可能となる。さらに、送信信号光と受信信号光とに必ず異なる波長を割り当てることが可能となる。波長多重通信を行う場合、送信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を上記送信信号と同じ波長の光で送信することにより、受信側で受信されたダミー信号により次の送信側の送信信号光の波長を確実に検出することが可能となり、信号の最初から最適な受信状態を実現することができる。
【００３６】
また、請求項１２の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項１０または１１の光モジュールを用いた光通信方式において、上記ダミー信号は、受信側で直流信号と見なされるような内容のデジタル信号であることを特徴としている。
【００３７】
上記請求項１２の光モジュールを用いた光通信方式によれば、例えば、受信側で上記第１,第２受信用受光素子で受信された上記ダミー信号の信号強度を比較することによって、信号の大きい方がダミー信号の光の波長であることを容易に判別できる。
【００３８】
また、請求項１３の光モジュールを用いた光通信方式は、請求項１０または１１の光モジュールを用いた光通信方式において、上記ダミー信号は、基準伝送速度と略同一の伝送速度で、かつ、上記基準伝送速度を定める基準クロック信号の周波数に略等しい周波数のデジタル信号であることを特徴としている。
【００３９】
上記請求項１３の光モジュールを用いた光通信方式によれば、例えば、受信側で上記第１,第２受信用受光素子で同じように受光された上記ダミー信号の光の受信感度は、第１,第２受信用受光素子の応答速度により異なる。すなわち、波長６５０nmのダミー信号に対しては、第１受信用受光素子の応答速度は速く、第２受信用受光素子の応答速度は遅いので、第１受信用受光素子の出力が第２受信用受光素子の出力よりも大きくなる一方、波長７８０nmのダミー信号に対しては、第１受信用受光素子の応答速度は遅く、第２受信用受光素子の応答速度は速いので、第２受信用受光素子の出力が第１受信用受光素子の出力よりも大きくなる。したがって、上記第１,第２受信用受光素子の出力を比較することによって、出力の大きい方がダミー信号の光の波長であると容易に判別できる。また、上記ダミー信号を基準伝送速度と同じ伝送速度のデジタル信号とし、上記ダミー信号の最高周波数を基準信号のクロック信号の最高周波数とほぼ等しくすることにより、ＤＣカット回路を使用して、信号受信感度を高めることが可能となる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光モジュールおよびそれを用いた光通信方式を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００４１】
（第１実施形態）
図１はこの発明の実施の一形態の光モジュールの構成図であり、１１は発光部としての半導体レーザ(以下、ＬＤという)ユニット、１２は上記ＬＤユニット１１から発する送信信号光を集光する集光用球レンズ、１３Ａは上記集光用球レンズ１２により集光された送信信号光を伝送する信号伝送路としての光ファイバ、１３Ｂは受信側からの受信信号光を伝送する信号伝送路としての光ファイバ、１４は上記光ファイバ１３Ｂからの受信信号光を集光する集光用球レンズ、１５は上記集光用球レンズ１４により集光された受信信号光を受光する受信用受光部としてのＰＤ(フォトダイオード)ユニットである。上記２芯構造の光ファイバ１３Ａ,１３Ｂをコネクタ１７に接続している。上記ＬＤユニット１１,集光用球レンズ１２,集光用球レンズ１４,ＰＤユニット１５およびコネクタ１７で光モジュール１６を構成している。
【００４２】
図２(a)は上記ＬＤユニット１１の構成を示しており、発光波長７８０nmの第２発光素子としての第２ＬＤチップ２１aと、発光波長６５０nmの第１発光素子としての第１ＬＤチップ２１bと、モニタ用ＰＤ２２とを１つのステム２４上に搭載している。そして、上記第１,第２ＬＤチップ２１a,２１bとモニタ用ＰＤ２２の一方の端子(アース)を夫々リードピン２３ｄに共通接続している。一方、発光波長７８０nmの第２ＬＤチップ２１aの他方の端子をリードピン２３aに接続し、光波長６５０nmの第１ＬＤチップ２１bの他方の端子をリードピン２３bに接続し、モニタ用ＰＤ２２の他方の端子をリードピン２３cに接続している。
【００４３】
図２(a)に示すように、上記発光波長７８０nmの第２ＬＤチップ２１aから出力されたレーザ光Ａの光軸と発光波長６５０nmの第１ＬＤチップ２１bから出力されたレーザ光Ｂの光軸との間隔ｓは、０〜３２０μmが望ましく、その理由については後述する。上記第２ＬＤチップ２１aの光出力と第１ＬＤチップ２１bの光出力を１つのモニタＰＤ２２によりモニタしている。モニタＰＤが１つでよいのは、２つの波長の光が同時に出力されず、第２ＬＤチップ２１aまたは第１ＬＤチップ２１bの出力を一定にするような電気的フィードバックを掛ける制御回路を用いることによって、出力されるレーザ光の光強度が一定に制御されるためである。
【００４４】
図２(b)は上記制御回路のブロック図を示している。いずれの波長の光を出力させるかを決めるのは、図２(b)に示す波長７８０nm第２ＬＤチップ２１a用のドライバ２５aと波長６５０nm第１ＬＤチップ２１b用のドライバ２５bのいずれをオンにするかによって定める。
【００４５】
また、図１に示す集光用球レンズ１２には、直径３ｍｍの球レンズを用いた。ＰＣＦ(プラスチッククラッドファイバ)とＡＰＦ(全プラスチックファイバ)を使用することを前提としているので、コア径の小さいＰＣＦに波長７８０nmの光が入るように調整する。そうすると、波長６５０nmの光は、特に調整しなくてもＡＰＦに結合させることができる。上記光モジュール１６の送信部では、光ファイバ１３Ａの端面１３a上の集光スポットサイズは、波長７８０nmの光に対して約４０μm程度となった。一方、波長６５０nmの光に対してレンズ１１の収差のため、光ファイバ１３Ａの端面１３a上の集光スポットサイズは約２００μmとなった。
【００４６】
図３は光ファイバのコアに対する集光スポットの大きさ,位置の関係を模式的に示している。図３に示すように、ＡＰＦのコア３１の直径は９００μmであり、直径２００μmのＰＣＦのコア３２に対してｚだけずれを許している。波長７８０nmの光の集光スポット３３は、ＰＣＦのコアの中心からｙだけずれが許され、波長６５０nmの光の集光スポット３４は、ＡＰＦのコアの中心からｘだけずれが許されている。光ファイバへ結合させる条件としては、集光スポットがコア径の内側に入っていればよいという条件から、ＡＰＦのコアの中心からのずれがｘ(＝３５０μm)以下、かつ、ＰＣＦのコアの中心からのずれがｙ(＝８０μm)以下であればよい。また、ＰＣＦの中心とＡＰＦの中心のずれｚはコネクタの機械的な誤差で決まるが、通常５０μm程度とすることができる。これらから波長７８０nmのレーザ光Ａの光軸と波長６５０nmのレーザ光Ｂの光軸とのずれｄは、
ｄ≦ｘ＋ｚ−ｙ＝３５０＋５０−８０＝３２０μm
より、３２０μm以下であれば、同じ光学構成で、発光波長７８０nmのレーザ光をＰＣＦに結合させ、発光波長６５０nmのレーザ光をＡＰＦに結合させることが可能となることが分かる。したがって、図２(a)における波長７８０nmのレーザ光Ａと波長６５０nmのレーザ光Ｂの光軸の間隔ｓは、３２０μm以下が望ましい。
【００４７】
一方、上記光モジュール１６のＰＤユニット１５と集光用球レンズ１４からなる受信部では、光ファイバ１３の端面１３bから出た受信信号光は、集光用球レンズ１４により絞られ、ＰＤユニット１５内の図示しない受光用受光素子としての受光用ＰＩＮ−ＰＤ(ピンフォトダイオード)上に集光される。上記ＰＤユニット１５内には、波長６５０nm用の第１受信用受光素子としての第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長７８０nm用の第２受信用受光素子としての第２受信用ＰＩＮ−ＰＤとが１つの基板上に集積化された受信用受光部を使用している。
【００４８】
図４は上記１つの基板上に集積化された受信用受光部４０の上面図を示している。この受信用受光部４０は、波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤの受光領域４１aと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤの受光領域４１bとを所定の間隔をあけて配置し、集光スポット４２が両方の受光領域４１a,４１b上にまたがるように集光スポット４２の位置を調節している。このため、受信信号光の波長が７８０nmであっても６５０nmであっても受信信号光を受信することができる。
【００４９】
なお、上記受光領域４１a,４１bを図５,図６に示すように放射状に分割して配置すると、集光スポット４２の位置ずれに対して波長７８０nm用のＰＩＮ−ＰＤの受光領域４１aと波長６５０nm用のＰＩＮ−ＰＤの受光領域４１bとに入る光の光量の割合の変化を小さくする。
【００５０】
また、光モジュールに接続される光ファイバがＡＰＦかまたはＰＣＦであるかは、光ファイバに付けられたコネクタ１７(図１に示す)の色等により判別する。そして、光モジュールに接続される光ファイバがＡＰＦの場合には、波長６５０nm用のドライバ２５b(図２(b)に示す)をオンにし、波長６５０nm用の先に最適化されたＰＩＮ−ＰＤの領域に接続されたアンプ(図示せず)をオンにする。一方、光モジュールに接続される光ファイバがＰＣＦの場合には、波長７８０nmのドライバ２５a(図２(b)に示す)をオンにし、波長７８０nmの光に最適化されたＰＩＮ−ＰＤの領域に接続されたアンプ(図示せず)をオンにする。以上の操作により、ＡＰＦ,ＰＣＦのいずれの光ファイバを利用した光通信システムにも対応可能となる。
【００５１】
したがって、光モジュールの寸法を大きくすることなく、短距離通信と中距離通信の両方で使用でき、携帯端末に適した小型の光モジュール１６で実現することができる。
【００５２】
また、図４に示すように、上記波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤとを１つの基板上に集積化された受信用受光部４０を用いることによって、光モジュールの寸法を大きくすることなく、第２ＬＤチップ２１a,第１ＬＤチップ２１bのいずれの出力も制御することができる。
【００５３】
また、波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤとが１つの基板上に集積化されたＰＤユニット１５を用いることによって、光モジュールを小型化することができる。また、上記第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと第２受信用ＰＩＮ−ＰＤとの位置調整を行う必要がない。また、上記第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと第２受信用ＰＩＮ−ＰＤの２つを別々に搭載する場合に比べると、実装時に最初に用いる半田の融点より後で用いる半田の融点を低くする必要がないので、実装を容易に行うことができる。
【００５４】
また、上記信号伝送路にＡＰＦを用いる場合には、波長６５０nmの光を信号光として用いる一方、上記信号伝送路にＰＣＦを用いる場合には、波長７８０nmの光を信号光として用いることによって、短距離通信と中距離通信の両方で伝送特性を最適に保つことができる。
【００５５】
（第２実施形態）
図７はこの発明の第２実施形態の光モジュールの構成を示しており、６１は波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを出力する発光部としてのＬＤユニット、６２は上記ＬＤユニット６１から出た送信信号光を集光する集光用球レンズ、６３は上記集光用球レンズ６２により集光された送信信号光の半分を透過する分離素子としてのプリズム、６４は上記プリズム６３を透過した送信信号光が端面６４aに集光される信号伝送路として光ファイバ、６５は上記光ファイバ６４の端面６４aから出た受信信号光がプリズム６３で反射された受信信号光を集光する集光用球レンズ、６６は上記集光用球レンズ６５により集光された受信信号光を受光する受信用受光部としてのＰＤユニットである。なお、上記ＬＤユニット６１は、第１実施形態と同様に、発光波長６５０nmの第１発光素子としての第１ＬＤチップ(図示せず)と発光波長７８０nmの第２発光素子としての第２ＬＤチップ(図示せず)とから発する光の光軸が略一致するように、第１,第２ＬＤチップを１つのパッケージ内に夫々搭載している。
【００５６】
図７に示すように、上記ＬＤユニット６１は、波長７８０nmの光と波長６５０nmの光とを光軸が略一致するように出力する。そして、上記ＬＤユニット６１から出た波長６５０nmまたは波長７８０nmの送信信号光は、集光用球レンズ６２で絞られ、プリズム６３で半分の光は透過し、光ファイバ６４の端面６４a上に集光されて、光ファイバ６４に結合される。一方、光ファイバ６４の端面６４aから出た受信信号光は、プリズム６３で半分の光が反射され、球レンズ６５で集光されて、ＰＤユニット６６に集光される。
【００５７】
このように、上記光モジュールは、第１実施形態と同様の効果を有すると共に、光モジュールに送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子にプリズム６３を用いることによって、光ファイバ１本で双方向通信を行うことができる。
【００５８】
（第３実施形態）
図８はこの発明の第３実施形態の光モジュールの構成を示しており、７１は波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを出力する発光部としてのＬＤユニット、７２は上記ＬＤユニット７１から出た送信信号光を集光する集光用球レンズ、７３は上記ＬＤユニット７１と集光用球レンズ７２との間に配置された分離素子としてのホログラム、７４は上記集光用球レンズ７２により集光された送信信号光が端面７４a上に集光される信号伝送路としての光ファイバ、７５a,７５bは上記光ファイバ７４の端面７４aから出た受信信号光を集光用球レンズ７２,ホログラム７３を介して受光する波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤである。なお、上記ＬＤユニット７１は、第１実施形態と同様に、発光波長６５０nmの第１発光素子としての第１ＬＤチップ(図示せず)と発光波長７８０nmの第２発光素子としての第２ＬＤチップ(図示せず)とから発する光の光軸が略一致するように、第１,第２ＬＤチップを１つのパッケージ内に夫々搭載している。
【００５９】
図８に示すように、上記光モジュールでは、信号伝送路に１本の光ファイバ７４を用い、送信信号光と受信信号光とをホログラム７３により分離している。すなわち、ＬＤユニット７１から出た波長６５０nmまたは波長７８０nmの送信信号光のうちのホログラム７３で回折されなかった光(０次光)は、集光用球レンズ７２で絞られ、光ファイバ７４の端面７４a上に集光され、光ファイバ７４に結合される。一方、光ファイバ７４の端面７４aから出た受信信号光は、ホログラム７３で回折され、回折された光は、波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５ａと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５b上に夫々集光される。上記ホログラム７３では、波長の長い光ほど回折される角度が小さいので、集光位置が波長により大きく異なる。この第３実施形態では、１つの基板に２つの波長に最適化したＰＩＮ−ＰＤを用いると、基板が大きくなりすぎるので、各波長に対して最適化した第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５b,７５aを用い、集積化された受信用受光部は用いていない。
【００６０】
上記第３実施形態では、ＬＤユニット７１と第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５b,７５aの距離は０〜４００μm程度であり、ＬＤユニット７１と第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５b,７５aとを１つのパッケージに収めることができる。
【００６１】
このように、上記光モジュールは、第１実施形態と同様の効果を有すると共に、光モジュールに送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子にホログラム７３を用いることによって、光ファイバ１本で双方向通信を行うできると共に、光モジュールを小型化することができる。
【００６２】
（第４実施形態）
図９はこの発明の第４実施形態の光モジュールの構成を示しており、８１は波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを出力する発光部としてのＬＤユニット、８２はＬＤユニット８１から出た送信信号光を集光する集光用球レンズ、８３は受信用受光部としてのＰＤユニット、８４は上記集光用球レンズ８２により集光された送信信号光が端面８４aに集光される光ファイバである。上記ＬＤユニット８１から出た送信信号光をＰＤユニット８３の表面で集光用球レンズ８２側に反射する。なお、上記ＬＤユニット８１は、第１実施形態と同様に、発光波長６５０nmの第１発光素子としての第１ＬＤチップ(図示せず)と発光波長７８０nmの第２発光素子としての第２ＬＤチップ(図示せず)とから発する光の光軸が略一致するように、第１,第２ＬＤチップを１つのパッケージ内に夫々搭載している。
【００６３】
図９に示すように、送信信号光と受信信号光とはＰＤユニット８３の表面により分離される。すなわち、上記ＬＤユニット８１から出た波長６５０nmまたは波長７８０nmの送信信号光は、ＰＤユニット８３の表面にて反射され、集光用球レンズ８２で絞られ、光ファイバ８４の端面８４a上に集光され、光ファイバ８４に結合される。一方、光ファイバ端面８４aから出た受信信号光はＰＤユニット８３で受信される。
【００６４】
このように、上記光モジュールは、第１実施形態と同様の効果を有すると共に、送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子にＰＤユニット８３の表面を用いることにより、光モジュールを構成する素子の数を減らすことができ、安価にかつ容易に作成することができる。
【００６５】
（第５実施形態）
図１０にこの発明の第５実施形態の光モジュールを用いた通信方式の光通信システムの構成図を示している。端末Ｃ９１と端末Ｄ９３は、信号伝送路としての１本の光ファイバ９２を共有し、互いに送受信を行う。上記光ファイバ９２としては、波長６５０nmの光と波長７８０nmの光の両方に対して損失の小さいＰＣＦを使用している。そして、端末Ｃ９１,端末Ｄ９３は、光モジュール,信号処理回路および制御回路等(図示せず)を有している。上記光モジュールには、図７の第３実施形態および図９の第４実施形態で示したように、少なくとも、光軸が略一致するように波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを出力する発光部としてのＬＤユニットと、波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤとを有する受信用受光部と、送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子と、集光用レンズとで構成されているものを用いる。
【００６６】
この第５実施形態の通信方式では、端末Ｃ９１がまず送信を行う場合、送信信号光の波長を６５０nmまたは７８０nmのいずれか一方に予め定めておく。そして、その送信信号光を受信した端末Ｄ９３は、もう一方の波長の光で返信信号を返送する。上記端末Ｃ９１,端末Ｄ９３の光モジュールは、波長６５０nmの光でも波長７８０nmの光でも送出できるため、通信開始時の最初に信号を送信することも、受信後に信号を返信することも可能である。したがって、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信ができる。また、送信信号光の波長と受信信号光の波長とは十分離れているため、送信信号光と受信信号光とが光ファイバ内で干渉することはない。このため、受信信号を受けながら送信信号を送ることが可能となる。
【００６７】
上記通信方式では、送信と受信を同時に行うことができるため、特別に高速のＰＤやアンプ等を用いることなく、送信と受信とを交互に行う場合に比べて略２倍の情報量の信号を送ることができる。
【００６８】
また、受信用受光部に自分が送信した光が入射しても、送信信号光の波長と受信信号光の波長が異なり、受信信号光の波長に対する感度に比べ、送信信号光の波長に対する感度が十分小さいため、受信信号に対する送信信号の影響は十分小さい。
【００６９】
上記第５実施形態において、まれに送信信号を送出した直後、すなわち相手の端末に送信した信号が到着する以前に相手の端末でも、送信信号を送出する場合が起こる。この場合、通信を行う２つの端末が同時に同じ波長の光で信号を送出するので混信が生じる。これを確実に避けるため、図１１に示す信号タイミングで通信を行うのが望ましい。
【００７０】
図１１に示す信号タイミングでは、最初に送る信号光の波長を決めない代わりに、一定長のダミー信号Ｅを付ける。
【００７１】
図１１は一方の端末だけが送信要求を行った場合の信号のタイミングを表す図であり、図１１において横軸は時間である。この場合、端末Ｃが送信した波長λ1のダミー信号Ｅ(λ1)が相手の端末Ｄの受信部に到着すると、端末Ｄはすぐに波長λ2の送信信号Ｆ(λ2)を送信でき、２つの端末の間で通信が可能な状態になる。端末Ｃは、端末Ｄから波長λ2の信号Ｆ(λ2)が帰ってくると、波長λ1で信号Ｇ(λ1)を送る。
【００７２】
そして、端末Ｄは、送られてきた信号の波長を波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤとを用いて判別する。上記判別方法について図１４を参照しながら説明する。図１４において、信号受信のために待機中は、波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０aに接続されたアンプ１１１aと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０bに接続されたアンプ１１１bをともにオンにしておく。波長７８０nmの信号光Ｍが集積化された受信用受光部１１０に入射すると、アンプ１１１aの出力がアンプ１１１bの出力より大きくなり、波長６５０nmの信号が集積化された受信用受光部１１０に入射すると、アンプ１１１bの出力がアンプ１１１aの出力より大きくなるので上記２つのアンプ１１１a,１１１bの出力の差信号Ｎの符号を見て、どちらのアンプの出力が大きいかによって、信号光Ｍの波長を判別する。
【００７３】
図１４は集積化されたＰＩＮ−ＰＤの場合について描いてあるが、個別のＰＩＮ−ＰＤを用いても同様に判別できることはいうまでもない。
【００７４】
また、図１２は、端末Ｃが波長λ1のダミー信号Ｅ(λ1)を送出し、信号Ｅが端末Ｄに到着する前に端末Ｄが別の波長λ2のダミー信号Ｈ(λ2)を送出した場合の信号タイミングを表している。
【００７５】
この場合、端末Ｄは受信したダミー信号Ｅの波長を判別し、自分が送信した波長と異なることを確認してから波長λ2で信号Ｉ(λ2)を送出する。端末Ｃもダミー信号Ｅを送出後、応答信号としてダミー信号Ｉが戻ってきたので、この信号の波長を判別し、自分が送信した波長と異なることを確認してから波長λ1で信号Ｊ(λ1)を送出する。このような手順を踏むことにより、２つの端末Ｃ,Ｄが同時に送信信号を送出しても、送信信号と受信信号の波長を確実に異ならせることができる。
【００７６】
また、図１３は、端末Ｃが波長λ1でダミー信号Ｅ(λ1)を送出し、信号Ｅが端末Ｄに到着する前に端末Ｄが同じ波長λ1で別のダミー信号Ｈ(λ1)を送出した場合の信号タイミングを表している。
【００７７】
この場合、端末Ｄは、受信したダミー信号Ｅ(λ1)が自分が送信したダミー信号Ｈ(λ1)と同じ波長であることを知るので、すぐに信号を送出せず、ランダムに波長を６５０nmまたは７８０nmのいずれか一方を選び、再度ダミー信号ＨＨ(λ1,λ2)を送信する。一方、端末Ｃも、受信したダミー信号の波長λ1が自分が送信したダミー信号の波長λ1と同じ波長であることを知るので、すぐに信号を送出はせず、ダミー信号の波長を６５０nmまたは７８０nmのいずれか一方をランダムに選び、再度ダミー信号ＥＥ(λ1,λ2)を送信する。その後、受信したダミー信号の波長が送信したダミー信号の波長と異なるまで、この操作を繰り返す。そうして、互いの端末Ｃ,Ｄが使用する波長が決まった後、波長多重通信により同時双方向伝送を行う。
【００７８】
このように、信号伝送路に１本のＰＣＦを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、いずれの波長の光を受信しているかを上記集積化された第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤの出力から判別し、もう一方の波長の光で送信を行うことにより、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信ができ、さらに、送信信号光と受信信号光とに必ず異なる波長を割り当てることが可能となる。
【００７９】
また、波長多重通信を行う場合、送信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を送信することにより、送信信号光の波長を確実に検出することが可能となり、信号の最初から最適な受信状態を実現することができる。
【００８０】
次に、上記ダミー信号の形態について説明する。
【００８１】
図８の第３実施形態のような光モジュールを用いた場合には、ダミー信号が受信側で直流信号と見なされるような内容のデジタル信号(ＤＣ信号に近い内容)であっても波長の判別は容易である。すなわち、ダミー信号光の波長が７８０nmの場合は、第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５aにのみ入射し、ダミー信号光の波長が６５０nmの場合は、第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５bにのみ入射する。このため、第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５a, 第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５bの信号強度を単純に比較し、第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５aの信号が大きい場合は受信信号光の波長を７８０nmと判定し、第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ７５bの信号が大きい場合は受信信号光の波長を６５０nmと判定すればよい。
【００８２】
また、ダミー信号にＤＣ信号を用いる場合に対するもう１つの利点は、第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤの後段のアンプの前にＤＣカットフィルターを設けることができることである。電気回路でよく知られているように、ＤＣから大きな利得を持つ広帯域のアンプを作成することは困難であるが、ＤＣカットフィルターを設けた構成ではＡＣアンプでよい。さらに、アンプの帯域を狭くすることができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００８３】
一方、図７の第２実施形態および図９の第４実施形態の場合、ダミー信号は、基準伝送速度と略同一の伝送速度で、かつ、上記基準伝送速度を定める基準クロック信号の周波数に略等しい周波数のデジタル信号、例えば１５５Ｍbpsの１,０交番信号とすることが望ましい。上記ダミー信号は、図１４に示したような波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０aと波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０bとが集積化された受信用受光部１１０を用い、両方の第１,第２受信用ＰＩＮ−ＰＤに受信信号光Ｍを入射するように設定している。例えば、１５５Ｍbpsの１,０交番信号を波長７８０nmの光で送信すると、波長６５０nm用の第１受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０bでは、応答速度が不足して信号振幅が小さくなり、見かけ上の感度が波長６５０nmの受光信号光がＤＣ信号の場合より小さくなる。一方、波長６５０nmの光で１５５Ｍbpsの１,０交番信号をダミー信号として送ると、波長７８０nm用の第２受信用ＰＩＮ−ＰＤ１１０aでは、やはり応答速度が不足し、見かけ上の感度が波長７８０nmの受光信号光がＤＣ信号の場合より小さくなる。その結果、２つの受信用ＰＩＮ−ＰＤの出力の差Ｎにより明確に入射波長を判別することができる。
【００８４】
上記第１〜第５実施形態では、発光部としての光源にＬＤを用いた場合について説明してきたが、発光部としてＬＥＤを用いてもよいのは勿論である。
【００８５】
【発明の効果】
以上より明らかなように、請求項１の発明の光モジュールによれば、中心発光波長６５０nmの第１発光素子(ＬＤチップまたはＬＥＤチップ)と中心発光波長７８０nmの第２発光素子(ＬＤチップまたはＬＥＤチップ)を１つのパッケージ内に搭載した発光部が出力する光の光軸を略一致させることによって、信号伝送路にＡＰＦやＰＣＦを用いて、第１,第２発光素子の位置調整を正確に行わなくても、信号光を光ファイバ内に入射させることができるので、光モジュールの寸法を大きくすることなく、短距離通信と中距離通信の両方で使用でき、携帯端末に適した小型の送信用光モジュールを実現することができる。また、単一の基板に集積化された波長６５０nmの受信信号光を受信する第１受信用受光素子と波長７８０nmの受信信号光を受信する第２受信用受光素子とを１つのパッケージに搭載し、受信用受光部として用いることにより、光モジュールの小型化が可能となる。また、上記第１受信用受光素子と第２受信用受光素子との位置調整を行う必要がない。また、上記第１,第２受信用受光素子の２つを別々に搭載する場合に比べると、実装時に最初に用いる半田の融点より後で用いる半田の融点を低くする必要がないので、実装を容易に行うことができる。
【００８６】
また、請求項３の発明の光モジュールによれば、請求項１の光モジュールにおいて、上記送信信号光と受信信号光とを分離する分離素子を備えることによって、１本の光ファイバで送受信を行うことができる。
【００８７】
また、請求項４の発明の光モジュールによれば、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子をプリズムとすることにより、上記発光部と受信用受光部とを１つのパッケージに入れることが可能となり、より小型化できる。
【００８８】
また、請求項５の発明の光モジュールによれば、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子をホログラムとすることにより、上記発光部と受信用受光部とを１つのパッケージに入れることが可能となり、一層の小型化ができる。
【００８９】
また、請求項６の発明の光モジュールによれば、請求項３の光モジュールにおいて、上記分離素子を上記受信用受光部の表面とすることにより、光ユニットを構成する素子を少なくすることが可能となり、低価格化が図れると共に、作成も容易となる。
【００９０】
また、請求項７の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、上記信号伝送路にＡＰＦを用いる場合には、波長６５０nmの光を信号光として用いる一方、上記信号伝送路にＰＣＦを用いる場合には、波長７８０nmの光を信号光として用いることによって、短距離通信と中距離通信の両方で伝送特性を最適に保つことができる。
【００９１】
また、請求項８の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、上記信号伝送路に１本のＰＣＦを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、通信開始時にいずれの波長の光を送信信号に使用するかを予め決めて通信を行うことにより、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信ができる。
【００９２】
また、請求項９の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項１乃至６のいずれか１つの光モジュールを用いた光通信方式であって、上記信号伝送路に１本のＰＣＦを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、いずれの波長の光を受信しているかを上記集積化された第１,第２受信用受光素子の出力から判別し、もう一方の波長の光で送信を行うことによって、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信が可能となる。さらに、送信信号光と受信信号光とに必ず異なる波長を割り当てることが可能となる。
【００９３】
また、請求項１０の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項９の光モジュールを用いた光通信方式において、波長多重通信を行う場合、送信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を送信することによって、送信信号光の波長を確実に検出することが可能となり、送信信号の最初から最適な受信状態を実現することができる。
【００９４】
また、請求項１１の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、信号伝送路に１本のＰＣＦを用い、送信信号と受信信号に波長６５０nmの光と波長７８０nmの光とを用いて、いずれの波長の光を受信しているかを第１,第２受信用受光素子の出力から判別し、もう一方の波長の光で送信を行うことによって、１本の光ファイバで波長多重通信による送受信が可能となる。さらに、送信信号光と受信信号光とに必ず異なる波長を割り当てることが可能となる。また、波長多重通信を行う場合、送信開始時に送信信号に使用する光の波長を通知するためのダミー信号を送信することによって、送信信号光の波長を確実に検出することが可能となり、送信信号の最初から最適な受信状態を実現することができる。
【００９５】
また、請求項１２の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項１０または１１の光モジュールを用いた光通信方式において、受信側で上記第１,第２受信用受光素子で受信された上記ダミー信号の信号強度を比較することによって、信号強度の大きい方がダミー信号の光の波長であると容易に判別することができる。
【００９６】
また、請求項１３の発明の光モジュールを用いた光通信方式によれば、請求項１０または１１の光モジュールを用いた光通信方式において、上記ダミー信号は、基準伝送速度と略同一の伝送速度で、かつ、上記基準伝送速度を定める基準クロック信号の周波数に略等しい周波数のデジタル信号であるので、上記第１,第２受信用受光素子の出力を比較することによって、出力の大きい方がダミー信号の光の波長であると容易に判別することができる。また、上記ダミー信号を基準伝送速度と同じ伝送速度のデジタル信号とし、上記信号の最高周波数を基準信号のクロック信号の最高周波数とほぼ等しくすることにより、ＤＣカット回路を使用して、信号受信感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の第１実施形態の光モジュールの構成図である。
【図２】図２(a)は上記光モジュールのＬＤユニットの構成を表す概略図であり、図２(b)は上記ＬＤユニットの制御回路のブロック図である。
【図３】図３は上記第１実施形態の光ファイバのコアに対する光スポットの大きさおよび位置の関係を示す模式図である。
【図４】図４は上記光モジュールの受光部の配置を表す上面図である。
【図５】図５は上記光モジュールの受光部の他の配置を示す図である。
【図６】図６は上記光モジュールの受光部の他のもう一つの配置を示す図である。
【図７】図７はこの発明の第２実施形態の送信信号光と受信信号光との分離にプリズムを用いた光モジュールの構成図である。
【図８】図８はこの発明の第３実施形態の送信信号光と受信信号光との分離にホログラムを用いた光モジュールの構成図である。
【図９】図９はこの発明の第４実施形態の送信信号光と受信信号光との分離にＰＤを用いた光モジュールの構成図である。
【図１０】図１０はこの発明の第５実施形態の光モジュールを用いた光通信方式の光通信システムの構成図である。
【図１１】図１１は上記光通信システムにおける信号のタイミング図である。
【図１２】図１２は上記光通信システムにおける信号のタイミング図である。
【図１３】図１３は上記光通信システムにおける信号のタイミング図である。
【図１４】図１４は入射信号光の波長を判別する方法を説明する図である。
【図１５】図１５は従来の光モジュールの構成図である。
【符号の説明】
１１…ＬＤユニット、１２,１４…集光用球レンズ、
１３Ａ,１３Ｂ…光ファイバ、１５…ＰＤユニット、
２１a…第２ＬＤチップ、２１b…第１ＬＤチップ、
２２…モニタＰＤ、２３a〜２３d…リードピン、
２４…ステム、２５a,２５b…ドライバ。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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