(57)【要約】      （修正有）【課題】波長分離膜１Ｃへの入射角度をより深くして安価な波長分離膜が使用できる一芯双方向送受信光デバイスを提供する。【解決手段】波長分離型プリズム１と，発光素子２と，受光素子３と，光ファイバ５とから構成された一芯双方向送受信光デバイスであって，波長分離型プリズムは発光素子の発光を透過し，光ファイバからの光を受光素子の方向に反射する波長分離膜１Ｃをそれぞれ異なる屈折率の第１及び第２の三角プリズム１Ａ、１Ｂで挟んで構成されるプリズムであり，光ファイバの端面が第２の三角プリズムの端面に直接付けられ，発光素子の発光の第１の三角プリズムの入射面が，光ファイバの光軸と直交する方向に対し傾きを有し，さらに，第１の三角プリズムの屈折率が，光ファイバの屈折率よりも大きく，且つ第２の三角プリズムの屈折率が光ファイバの屈折率と同じである。 【選択図】図４
2008224799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと，
発光素子と，
受光素子と，
前記発光素子により発光された光を前記光ファイバに導き，前記光ファイバから入射した光を前記受光素子に導く波長分離型プリズムを有し，
前記波長分離型プリズムは，
前記発光素子により発光された光に対して入射面を有する第１の三角形プリズムと，
前記光ファイバから入射した光に対して入射面を有する第２の三角形プリズムと，
前記第１の三角形プリズムと前記２の三角形プリズム間に挟み込んで形成された波長分離膜を有して構成され，更に
前記第１の三角形プリズムの屈折率が，前記第２の三角形プリズムの屈折率よりも大きく設定されている，
ことを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【請求項２】
請求項１において，
前記波長分離膜は，前記光ファイバの光軸に対し４５°の傾きを成し，更に，前記発光素子により発光された光の前記第１の三角形プリズムの入射面が，前記光ファイバの光軸の直交方向に対し傾斜されていることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【請求項３】
請求項２において，
前記光ファイバの光軸の直交方向に対し傾斜角度が６°であることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【請求項４】
請求項１において，  
前記第２の三角形プリズムの屈折率が前記光ファイバの屈折率と同じであることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【請求項５】
筐体と，
前記筐体内に置かれた波長分離型プリズムを有し，更に，
光軸が前記波長分離型プリズムに向かう発光素子と，光軸が前記発光素子の光軸と直交し，且つ前記波長分離型プリズムに向かう受光素子と，前記波長分離型プリズムを通して前記発光素子の発光が入射され，前記波長分離型プリズムを通して前記受光素子に光を入射する光ファイバが，前記筐体に一体に固定されて構成された一芯双方向送受信光デバイスであって，
前記波長分離型プリズムは，前記発光素子の発光を透過し，前記光ファイバからの光を前記受光素子の方向に反射する波長分離膜をそれぞれ異なる屈折率の第１及び第２の三角プリズムで挟んで構成されるプリズムであり，
前記光ファイバの端面が前記第２の三角プリズムの端面に直接付けられ，
前記発光素子の発光の前記第１の三角プリズムの入射面が，前記光ファイバの光軸と直交する方向に対し傾きを有し，
さらに，前記第１の三角プリズムの屈折率が，前記光ファイバの屈折率よりも大きく，且つ前記第２の三角プリズムの屈折率が前記光ファイバの屈折率と同じである，
ことを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，光ファイバ通信に使用する一芯双方向送受信光デバイス関する。  
【背景技術】
【０００２】
光通信システムに使用される重要な光部品の一つとして一芯双方向送受信光デバイスが知られている。
【０００３】
図１は，かかる一芯双方向送受信光デバイス（以下光デバイス）の従来構造例を示す図である。図１に示す例において，光デバイス筐体１０内に波長分離型プリズム１を内蔵し，発光素子（ＬＤ）２と受光素子（ＰＤ）３とフェルール４を筐体に固定する構造である。さらに，光ファイバ５が，フェルール４により保護され，プリズム１に突き当てられて，スリーブ６により固定されている。
【０００４】
波長分離型プリズム（以下プリズム）１はフェルール４の端面に接着固定されている。プリズム１は２つの三角プリズム１Ａ，１Ｂから構成され，波長分離膜１Ｃを挟み込んだ構造である。
【０００５】
図２は，図１のプリズム１の部分を拡大して示す図である。２つの三角プリズム１Ａ，１Ｂの屈折率は光ファイバ５と同じである。波長分離膜１Ｃの波長特性は波長λ１の光を透過し，波長λ２の光を反射する特性を有している。
【０００６】
発光素子２から発光された波長λ１の光はプリズム１を通り光ファイバ５に入射される。
【０００７】
一方，光ファイバ５から入射される波長λ２の受信光は，プリズム１の波長分離膜１Ｃで反射され，受光素子３に入射される。
【０００８】
このとき，波長分離膜１Ｃの配置角度は，光デバイスの製造性を考慮し，波長λ２が９０°に反射する様に４５°の角度に設定されている。一方，三角プリズム１Ａにおける発光素子２の発光に対する入射面は，発光素子２への反射戻り光を防ぐ為に，光軸の直交方向（図２の破線）から角度α分傾いている。
【０００９】
ここで，上記２つの三角プリズムを用いる光学系に関係する従来例として，特許文献１，２に記載の発明がある。かかる発明の光学系はいずれも光磁気ディスク装置のピックアップに用いるものである。したがって，光ファイバに対する双方向の光を対象とするものではない。
【特許文献１】特開平１０−１８６１１３号公報
【特許文献２】特開平６−６４７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記図１，図２について説明したように，発光素子２により発光される波長λ１の光のプリズム１における入射面が光軸の直交方向から傾いている為に，発光素子２の発光が三角プリズム１Ａに入射される際に屈折し，更に波長分離膜１Ｃに対し４５°の入射とならず，この結果光ファイバ５に斜めに入射される。これにより，過剰な結合損失が発生するという問題がある。
【００１１】
さらに，波長λ１の光を４５°の角度で透過し，波長λ２の光を反射する波長分離膜１Ｃを得ようとする場合，波長λ１の光の透過損を小さくすることが難しくコストアップの要因となっていた。
【００１２】
これに対し，波長λ１の光の波長分離膜１Ｃへの入射角度βを深くする，すなわち４５°よりも大きくすれば，比較的安価な透過損の小さい波長分離膜を使用することができることが知られている。
【００１３】
しかし，波長λ１の光の波長分離膜１Ｃへの入射角度βを深くする目的で，三角プリズム１Ａにおける波長λ１の光の入射面の傾きαを大きくすれば，波長λ１の光は大きく屈折し，波長分離膜１Ｃへの入射角度βは深くなるが，三角プリズム１Ａの入射面での透過損が大きくなってしまう。同時に光ファイバ５への入射角度が大きくなり結合損失も大きくなる。
【００１４】
したがって，本願発明の目的は，波長分離膜１Ｃへの入射角度をより深くしても安価な波長分離膜が使用できる一芯双方向送受信光デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を達成する本発明第１の側面は，光ファイバ通信に使用する一芯双方向送受信光デバイスであって，光ファイバと，発光素子と，受光素子と，前記発光素子により発光された光を前記光ファイバに導き，前記光ファイバから入射した光を前記受光素子に導く波長分離型プリズムを有している。特徴として，前記波長分離型プリズムは，前記発光素子により発光された光に対して入射面を有する第１の三角形プリズムと，前記光ファイバから入射した光に対して入射面を有する第２の三角形プリズムと，前記第１の三角形プリズムと前記２の三角形プリズム間に挟み込んで形成された波長分離膜を有して構成され，更に前記第１の三角形プリズムの屈折率が，前記第２の三角形プリズムの屈折率よりも大きく設定されている。
【００１６】
さらに，好ましい形態として，筐体と，前記筐体内に置かれた波長分離型プリズムを有し，更に，光軸が前記波長分離型プリズムに向かう発光素子と，光軸が前記発光素子の光軸と直交し，且つ前記波長分離型プリズムに向かう受光素子と，前記波長分離型プリズムを通して前記発光素子の発光が入射され，前記波長分離型プリズムを通して前記受光素子に光を入射する光ファイバが，前記筐体に一体に固定されて構成された一芯双方向送受信光デバイスであって，前記波長分離型プリズムは，前記発光素子の発光を透過し，前記光ファイバからの光を前記受光素子の方向に反射する波長分離膜をそれぞれ異なる屈折率の第１及び第２の三角プリズムで挟んで構成されるプリズムであり，前記光ファイバの端面が前記第２の三角プリズムの端面に直接付けられ，前記発光素子の発光の前記第１の三角プリズムの入射面が，前記光ファイバの光軸と直交する方向に対し傾きを有し，さらに，前記第１の三角プリズムの屈折率が，前記光ファイバの屈折率よりも大きく，且つ前記第２の三角プリズムの屈折率が前記光ファイバの屈折率と同じであることを特徴とする。
【００１７】
かかる構成により，波長分離膜への発光素子の発光の入射角度をより深くし，且つ安価な波長分離膜が使用できる一芯双方向送受信光デバイスの提供が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に図面に従い，本発明の実施例を説明する。
【００１９】
図３は，本発明に従う一芯双方向送受信光デバイスの構成例を示す図である。図４は，図３のプリズム１の部分を拡大して示す図である。  
【００２０】
図３において，図１と同様に，光デバイス筐体１０内に波長分離型プリズム１を内蔵し，発光素子２としてレーザダイオード（ＬＤ）と受光素子３としてフォトダイオード（ＰＤ）をフェルール４を筐体に固定する構造である。
【００２１】
さらに，光ファイバ５が，フェルール４により保護され，光ファイバ５の端面が直接にプリズム１に突き当てられて，スリーブ６により固定されている。
【００２２】
波長分離型プリズム１はフェルール４の端面に接着固定されている。プリズム１は２つの三角プリズム１Ａ，１Ｂから構成され，例えば，ＳiＯ2とＴiＯ2による多層膜を形成して作成された波長分離膜１Ｃを挟み込んだ構造である。
【００２３】
本発明の特徴は，プリズム１の発光素子２側の三角プリズム１Ａの屈折率を光ファイバ側の三角プリズム１Ｂの屈折率よりも大きくし，光ファイバ５側の三角プリズム１Ｂの屈折率は光ファイバ５と同じとする。
【００２４】
かかる構成により，発光素子２からの波長λ１の光はプリズム１Ａに入射される際，端面がα分の角度に傾いているので屈折するが，屈折率が大きくなっているのでより大きな屈折角γとなる。
【００２５】
これにより波長分離膜１Ｃへの入射角β’がより深くなる。光ファイバ５側の三角プリズム１Ｂに入射される際，発光素子２側の三角プリズム１Ａと屈折率が異なるために屈折が生じる。その結果，三角プリズム１Ｂへの通過光は光ファイバ光軸と平行になり過剰損失が無く光ファイバ５に入射される。
【００２６】
上記の基本構成に基づく実施例を以下に説明する。
【００２７】
図３において，プリズム１の光ファイバ５側の三角プリズム１Ｂの屈折率は光ファイバ５と同じ１．４７である。これにより，光ファイバ５側の三角プリズム１Ｂと光ファイバ５の接続部位では屈折率の違いによる透過損を抑えることができる。
【００２８】
一方，発光素子２側の三角プリズム１Ａの屈折率は，三角プリズム１Ｂの屈折率より大きく１．５２とし，波長λ１の光の入射面は，反射戻り光を防ぐため光軸の直交方向から角度α傾いている。
【００２９】
発光素子２より発光された波長λ１の光はプリズム１の発光素子側三角プリズム１Ａに入射される。波長λ１の光の三角プリズム１の入射面は，前記の通り傾いているので屈折が生じる。
【００３０】
図５は，横軸を入射角度α，縦軸を損失としたときの，波長λ１の光の三角プリズム１Ａの入射面の角度αを変えて，損失を測定したグラフである。このグラフから波長λ１の光の入射面の角度αを大きくすると透過損が大きくなる。したがって，角度αによる透過損の変化が少ない限界の程度が望ましい。
【００３１】
入射面の角度αとして６°としたときの透過損は０．１９ｄＢとなり，従来の０．１６ｄＢに比べ０．０３ｄＢと僅かに大きくなる程度である。これは，図６に示すグラフから理解される。すなわち，図６は，入射面の角度αとして６°としたときの，横軸に空気の屈折率ｎ0（＝１）と三角プリズム１Ａの屈折率ｎ1との比（ｎ0／ｎ1）をとり，縦軸に損失をとり従来例との比較を測定したグラフである。
【００３２】
図６から，従来例Ｉに対し，本発明の実施例ＩＩでは上記の通り透過損は僅かに大きくなる程度であることが理解できる。
【００３３】
さらに，三角プリズム１Ａの屈折率は１．５２なので波長分離膜１Ｃへの入射角β’が深くなる。この場合の屈折角度β’は，２．０６°となり従来の屈折角度βが１．９２°であるのと比べて，三角プリズム１Ａの屈折率の増加による屈折角度の増加を示す図である図７に示すように，０．１４°大きくなる。
【００３４】
図８は，波長分離膜１Ｃの透過損の角度依存性の一例を示す図である。図８から入射角が大きくなるほど緩やかに透過損が減少していくことが理解できる。
【００３５】
したがって，図７に示したように，屈折角が大きくなるので透過損の角度トレランスのより緩い波長分離膜１Ｃを使用することができる。
【００３６】
次に波長λ１の発光素子２で発光された光は，三角プリズム１Ｂに入射されるが，図４に示したように，三角プリズム１Ａに比べて屈折率が小さい為に，光ファイバ５の光軸と平行方向に屈折し，光ファイバ５に入射される。
【００３７】
これにより，光ファイバ５の光軸に対する三角プリズム１Ｂに入射する光の入射角度のずれと損失との関係を示す図である図９に示すように，角度ずれによる過剰損が無く結合することができ，従来例Iに比べ０．７〜１．０ｄＢ改善される。
【００３８】
図９の横軸は，光ファイバ５の光軸に対する三角プリズム１Ｂに入射する光の入射角度のずれであり，縦軸に損失を示している。すなわち，従来例Iでは，２．０６°であり，損失が大きい。これに対し，本発明の実施例IIにおいて，三角プリズム１Ｂに入射する光の入射角は，光ファイバ５の光軸に一致し，ずれ角度は０であり，ずれによる損失は生じない。
【００３９】
さらに，三角プリズム１Ａと三角プリズム１Ｂの屈折率の違いによる透過損は，図１０に示すように，０．０１ｄＢと非常に小さい。図１０は，横軸を三角プリズム１Ｂの屈折率ｎ２（＝１．４７）と三角プリズム１Ａの屈折率ｎ１との比（ｎ２／ｎ１）としている。
【００４０】
また，前記した三角プリズム１Ａに対する入射面の角度αとして６°としたときの透過損の増加分０．０３ｄＢと合わせても０．０４ｄＢとなる。
【００４１】
図１１は，従来例と本発明の比較をロス要因毎に示すテーブルであり，これを参照して０．６６〜０．９６ｄＢの結合損の改善が実現できることが理解できる。
【００４２】
一方，光ファイバ５から入射される波長λ２の受信光は，三角プリズム１Ｂに入射されるが，光ファイバ５の屈折率が同じなので屈折することなく三角プリズム１Ｂを伝搬し，波長分離膜１Ｃで反射される。
【００４３】
すなわち，図１２に示す波長分離膜１Ｃの特性例から理解できるように，波長λ２の受信光は，波長分離膜１Ｃを透過しないので，三角プリズム１Ａの屈折率に影響されることなくは受光素子３に入射される。
【００４４】
上記のとおり，本発明により，発光素子２で発光された波長λ１の光の波長分離膜１Ｃに入射する角度をより深くすることにより，安価な波長分離膜を使用でき，光ファイバ５の光軸との角度ずれによる過剰損失を抑えることができる。
【００４５】
（付記１）
光ファイバと，
発光素子と，
受光素子と，
前記発光素子により発光された光を前記光ファイバに導き，前記光ファイバから入射した光を前記受光素子に導く波長分離型プリズムを有し，
前記波長分離型プリズムは，
前記発光素子により発光された光に対して入射面を有する第１の三角形プリズムと，
前記光ファイバから入射した光に対して入射面を有する第２の三角形プリズムと，
前記第１の三角形プリズムと前記２の三角形プリズム間に挟み込んで形成された波長分離膜を有して構成され，更に
前記第１の三角形プリズムの屈折率が，前記第２の三角形プリズムの屈折率よりも大きく設定されている，
ことを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【００４６】
（付記２）
付記１において，
前記波長分離膜は，前記光ファイバの光軸に対し４５°の傾きを成し，更に，前記発光素子により発光された光の前記第１の三角形プリズムの入射面が，前記光ファイバの光軸の直交方向に対し傾斜されていることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。      
【００４７】
（付記３）
付記２において，
前記光ファイバの光軸の直交方向に対し傾斜角度が６°であることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【００４８】
（付記４）
付記１において，  
前記第２の三角形プリズムの屈折率が前記光ファイバの屈折率と同じであることを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。
【００４９】
（付記５）
筐体と，
前記筐体内に置かれた波長分離型プリズムを有し，更に，
光軸が前記波長分離型プリズムに向かう発光素子と，光軸が前記発光素子の光軸と直交し，且つ前記波長分離型プリズムに向かう受光素子と，前記波長分離型プリズムを通して前記発光素子の発光が入射され，前記波長分離型プリズムを通して前記受光素子に光を入射する光ファイバが，前記筐体に一体に固定されて構成された一芯双方向送受信光デバイスであって，
前記波長分離型プリズムは，前記発光素子の発光を透過し，前記光ファイバからの光を前記受光素子の方向に反射する波長分離膜をそれぞれ異なる屈折率の第１及び第２の三角プリズムで挟んで構成されるプリズムであり，
前記光ファイバの端面が前記第２の三角プリズムの端面に直接付けられ，
前記発光素子の発光の前記第１の三角プリズムの入射面が，前記光ファイバの光軸と直交する方向に対し傾きを有し，
さらに，前記第１の三角プリズムの屈折率が，前記光ファイバの屈折率よりも大きく，且つ前記第２の三角プリズムの屈折率が前記光ファイバの屈折率と同じである，
ことを特徴とする一芯双方向送受信光デバイス。    
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】一芯双方向送受信光デバイス（以下光デバイス）の従来構造例を示す図である。
【図２】図１のプリズム１の部分を拡大して示す図である。
【図３】本発明に従う一芯双方向送受信光デバイスの構成例である。
【図４】図３のプリズム１の部分を拡大して示す図である。
【図５】横軸を入射角度α，縦軸を損失としたときの，波長λ１の光の三角プリズム１Ａの入射面の角度αを変えて，損失を測定したグラフである。
【図６】入射面の角度αとして６°としたときの，横軸に空気の屈折率ｎ0（＝１）と三角プリズム１Ａの屈折率ｎ1との比（ｎ0／ｎ1）をとり，縦軸に損失をとり従来例との比較を測定したグラフである。
【図７】三角プリズム１Ａの屈折率の増加による屈折角度の増加を示す図である。
【図８】波長分離膜１Ｃの透過損の角度依存性の一例を示す図である。
【図９】光ファイバ５の光軸に対する三角プリズム１Ｂに入射する光の入射角度のずれと損失との関係を示す図である。
【図１０】三角プリズム１Ａと三角プリズム１Ｂの屈折率の違いによる透過損を示す図である。
【図１１】従来例と本発明の比較をロス要因毎に示すテーブルである。
【図１２】波長分離膜１Ｃの特性例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  波長分離型プリズム
１Ａ，１Ｂ  三角プリズム
２  発光素子
３  受光素子
４  フェルール
５  光ファイバ
６  スリーブ
１０  筐体
【図１】
2008224799.tif 000003
【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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