(57)【要約】【課題】本発明は、光送受信伝送を１本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部と光受信部のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送を可能にすることを目的とする。【解決手段】２つの異なる発振波長を持つ光送信素子２８と光受信素子３２と波長合分波フィルター２６を一つの送受信光学系２１に内蔵させ、この送受信光学系２１に１本の光コネクタ付き光ファイバーを接続させて、光送受信伝送を行うことを特徴とする単芯双方向光送受信トランシーバ。【選択図】      図１
2006119464.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの異なる発振波長を持つ光送信素子と光受信素子と波長合分波フィルターを一つの送受信光学系に内蔵させ、この送受信光学系に１本の光コネクタ付き光ファイバーを接続させて、光送受信伝送を行うことを特徴とする単芯双方向光送受信トランシーバ。
【請求項２】
前記送受信光学系は屈折率が実質的に１．６の樹脂スリーブであり、この樹脂スリーブに前記光送信素子、光受信素子、波長合分波フィルターが一体的に保持されていることを特徴とする請求項１記載の単芯双方向光送受信トランシーバ。
【請求項３】
前記光コネクタ付き光ファイバーのコア径は５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の単芯双方向光送受信トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信に使用される単芯双方向光送受信トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface Emitting Laser、垂直共振器面発光レーザ）を搭載した光送受信トランシーバは、光送信，光受信に夫々１本づつ光コネクタ付き光ファイバーを接続して光通信を行っていた。従来の光送受信トランシーバとしては、例えば図３（Ａ），（Ｂ）及び図４に示す構造のものが知られている。ここで、図３（Ａ）は同トランシーバの平面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図４は同トランシーバのブロック図を示す。
【０００３】
光送受信トランシーバ１は、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub Assembly）と呼ばれる第１の光学系２と、ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub Assembly）と呼ばれる第２の光学系３とを備えている。第１の光学系２は、ステム４上に夫々搭載された光送信部としての光送信素子（ＶＣＳＥＬ）５及び光モニター光受信素子６と、樹脂スリーブ１０ａとを有している。前記ステム４には、光送信素子５、光モニター光受信素子６を気密に封止するようにガラス窓付きキャップ７が冠着されている。前記樹脂スリーブ１０ａは前記キャップ７の光ファイバーコネクタ側に配置され、レンズ部８、光ファイバーコネクタ用の貫通孔（レセプタクル部）９が形成されている。
【０００４】
第２の光学系３は、ステム４上に夫々搭載された光受信部としての光受信素子１１及びトランスインピーダンスアンプ１２と、樹脂スリーブ１０ｂとを有している。前記ステム４には、光受信素子１１、トランスインピーダンスアンプ１２を気密に封止するようにガラス窓付きキャップ７が冠着されている。前記樹脂スリーブ１０ｂは前記キャップ７の光ファイバーコネクタ側に配置され、レンズ部８、光ファイバーコネクタ用の貫通孔９が形成されている。
【０００５】
図３中の符番１３は、前記ＴＯＳＡを駆動するドライバＩＣ１４及びリミッティングアンプ１５が搭載された制御基板を示す。前記制御基板１３には、ＴＯＳＡと呼ばれる第１の光学系２やＲＯＳＡと呼ばれる第２の光学系３が接続され、前記制御基板１３、第１・第２の光学系２，３は外囲器１８により囲まれている。
【０００６】
ところで、従来の光送受信トランシーバを使用した光通信システムでは、図４に示すように、光伝送に送信、受信用の光ファイバーが２本必要であった。ここで、通信コスト削減及びシステム構成を簡便化する要求の点を考慮すると、光ファイバー１本での光送受信伝送が経済的であった。しかし、従来構成の光送受信トランシーバではこの要求に対して達成は困難であった。
【０００７】
従来、主に光通信に用いられ、半導体光素子と光ファイバーとを光学的に接続する光モジュールとしては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２０８５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、２つの異なる発振波長を持つ光送信素子と光受信素子及び波長合分波フィルターを一つの光学系に内蔵するように搭載することにより、光送受信伝送を１本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部と光受信部のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が可能な単芯双方向光送受信トランシーバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る単芯双方向光送受信トランシーバは、２つの異なる発振波長を持つ光送信素子と光受信素子と波長合分波フィルターを一つの送受信光学系に内蔵させ、この送受信光学系に１本の光コネクタ付き光ファイバーを接続させて、光送受信伝送を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光送受信伝送を１本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部と光受信部のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が可能な単芯双方向光送受信トランシーバを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について更に詳しく説明する。  
本発明において、前記送受信光学系としては屈折率が実質的に１．６の樹脂スリーブが挙げられる。この樹脂スリーブに、光送信素子、光受信素子及び波長合分波フィルターが一体的に保持されていることが好ましい。
【００１２】
本発明において、送受信光学系に接続される光コネクタ付き光ファイバーのコア径は、５０μｍ以上であることが好ましい。即ち、本発明の単芯双方向光送受信トランシーバは、マルチモードファイバーに対応したものなので、上述したようにコア径を５０μｍ以上とすることにより、マルチモードファイバーのコア径規格の主流であるφ５０μｍとφ６２．５μｍの二種類をカバーできる。
【００１３】
本発明においては、発振ピーク波長８２０ｎｍと８５０ｎｍのＶＣＳＥＬを用い、波長合分波フィルターの特性上、波長範囲を８２０ｎｍ＋５／−１０ｎｍ、８５０ｎｍ＋１０／−５ｎｍとすることが好ましい。ここで、「＋５／−１０ｎｍ」は８２０ｎｍにおける公差が＋５ｎｍ〜−１０ｎｍであることを意味し、「＋１０／−５ｎｍ」は８５０ｎｍにおける公差が＋１０〜−５ｎｍであることを意味する。
【００１４】
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。  
（実施例）  
図１及び図２を参照する。ここで、図１はこの実施例に係る単芯双方向光送受信トランシーバの平面図、図２は図１の要部の拡大図である。なお、本例は、光発振ピーク波長が８２０ｎｍの光を送信し、光発振ピーク波長が８５０ｎｍの光を受信する場合（上り８２０ｎｍ／下り８５０ｎｍ）を示す。
【００１５】
図中の符番２１は、屈折率１．６近傍の光学樹脂（例えば、ソルベイアドバンストポリマーズ（株）製の商品名：ユーデル）で成形された送受信光学系としての樹脂スリーブを示す。この樹脂スリーブ２１には、光コネクタ付き光ファイバー（図示せず）が固定されるレセプタクル部２２と、光ファイバーからの出射光をコリメート化するレンズ部２３が形成されている。
【００１６】
前記樹脂スリーブ２１の光ファイバーとは反対側の端部には光送信部２４が配置され、樹脂スリーブ２１の周縁部には光受信部２５が配置されている。また、前記樹脂スリーブ２１の内部には、該樹脂スリーブ２１の軸方向に対して３０度（θ）の角度で傾斜して固定された波長合分波フィルター２６が配置されている。
【００１７】
前記光送信部２４は、ステム２７上に夫々搭載された発振波長８２０ｎｍの光送信素子（ＶＣＳＥＬ）２８とモニター光受信素子２９を有している。前記ステム２７には、光送信素子２８及びモニター光受信素子２９を気密に封止するように半球レンズ３０を備えたガラス窓付きキャップ３１が冠着されている。
【００１８】
前記光受信部２５は、ステム２７上に夫々搭載された光受信素子３２とトランスインピーダンスアンプ３３を有している。前記ステム２７には、光受信素子３２及びトランスインピーダンスアンプ３３を気密に封止するように半球レンズ３０を備えたガラス窓キャップ３１が冠着されている。なお、前記符番３４は板状のガラス窓、符番３５はリードを示す。
【００１９】
図１において、符番３６は、ドライブＩＣ３７及びリミッティングアンプ３８が搭載された制御基板を示す。この制御基板３６には、前記光送信部２４や光受信部２５からのリード３５が固定されている。また、前記制御基板３６、前記光送信部２４及び光受信部２５は、外囲器４０により囲まれている。
【００２０】
こうした構成の単芯双方向光送受信トランシーバにおける上り、下りでの作用は次の通りである。  
上り：光送信部２４のステム２７上に搭載された光送信素子２８の１０〜３０度の角を持つ出射光は半球レンズ３０でコリメート化され、前記波長合分波フィルター２６を透過し、樹脂スリーブ２１のレンズ部２３で集光され、光ファイバー（マルチモードファイバー）へ結合される。  
下り：光ファイバー（マルチモードファイバー）の出射光は樹脂スリーブ２１のレンズ部２３でコリメート化され、波長合分波フィルター２６を反射した光が光受信部２５側の半球レンズ３０で集光され光受信素子３２に結合される。
【００２１】
このように、上記実施例に係る単芯双方向光送受信トランシーバによれば、ＶＣＳＥＬ出射光を半球レンズ３０で、光ファイバー出射光を樹脂スリーブ２１のレンズ部２３でコリメート化しているが、これにより波長合分波フィルター２６に対しての入射角度が最適化され、波長合分波フィルター２６の固定角度のばらつきや、樹脂スリーブ２１とステム２７の固定角度ズレ、ＶＣＳＥＬ発振波長のばらつきによる光伝送特性の劣化に対しての耐性を増やすことができる。
【００２２】
また、２つの異なる発信波長（８２０ｎｍ、８５０ｎｍ）を持つ光送信素子２８と光受信素子３２及び波長合分波フィルター２６を一つの光学系に内蔵するように搭載することにより、光送受信伝送を図５に示すように１本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部２４と光受信部２５のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が実現できる。
【００２３】
下記表１は、本発明に係る単芯双方向光送受信トランシーバによる伝送試験結果をまとめたものである。即ち、本製品の上り８２０ｎｍ／下り８５０ｎｍと、上り８５０ｎｍ／下り８２０ｎｍを光ファイバーで接続し、ビット率＝１．２５Ｇｂｐｓと２．５Ｇｂｐｓにて伝送試験を実施した。図６は、この表１のデータを光のパワーを横軸とし、ビット誤り率を縦軸としてプロットした特性図を示す。
【表１】
2006119464.tif 000003
【００２４】
表１において、「Δ」は最小受信感度の差を示す。「Ｒｅｆ．」は、最小受信感度差を内蔵光送信部ＯＮ／ＯＦＦの状態で差を求める為、ＯＦＦ状態（最上段）を基準値とした。また、「１．２５Ｇｂｐｓ」は、Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  ＳＸの最小受信感度規格を示す。「２．５Ｇｂｐｓ」について規格はないが、２．１Ｇｂ／ｓ  Ｆｉｂｅｒ  Ｃｈａｎｎｅｌの規格を記載した。
【００２５】
上記表１及び図６より、本発明の上り下り用として２つの異なる発振波長を持つＶＣＳＥＬを用いて光送信素子と受信素子と波長合分波フィルターを内蔵した一つの光学系に搭載した光り送受信伝送を光りファイバー１本で可能とする光送受信トランシーバが得られることが判明した。
【００２６】
なお、上記実施例では、波長合分波フィルターの固定角度を３０度としたが、これに限らず、特性上は２０度〜４５度の範囲であってもよい。但し、角度は２０度では小型化が困難であり、光送受信トランシーバへの搭載が難しい。また、４５度では波長合分波フィルターの誘電多層膜数を増やさなければならないため、コストアップとなる。
【００２７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る単芯双方向光送受信トランシーバの説明図。
【図２】図１の要部の拡大図。
【図３】従来の光送受信トランシーバの説明図。
【図４】図３の光送受信トランシーバのブロック図。
【図５】図１の単芯双方向光送受信トランシーバのブロック図。
【図６】本発明に係る単芯双方向光送受信トランシーバによる伝送試験結果を示す特性図。
【符号の説明】
【００２９】
２１…樹脂スリーブ（光送受信光学系）、２２…レセクタブル部、２３…レンズ部、２４…光送信部、２５…光受信部、２６…波長合分波フィルター、２７…ステム、２８…光送信素子、２９…モニター光受信素子、３２…光受信素子、３０…半球レンズ、３１…ガラス窓付きキャップ、３３…トランスインピーダンスアンプ、３４…ガラス窓、３５…リード、３６…制御基板、３７…ドライバーＩＣ、３８…リミッティングアンプ。
【図１】
2006119464.tif 000004
【図２】
2006119464.tif 000005
【図３】
2006119464.tif 000006
【図４】
2006119464.tif 000007
【図５】
2006119464.tif 000008
【図６】
2006119464.tif 000009