(57)【要約】【課題】光学的クロストーク現象を最小化し、波長分割多重化フィルタの組み立てを容易にする、あるいは、フォトダイオードの動作が金属リード線によって生成される電磁波によって撹乱されることを防止可能な双方向光通信器モジュールを提供する。【解決手段】入力及び出力光信号の伝送媒体である光導波路素子３３２と、光導波路素子を上端に挿入して支持し、鏡筒の役割をするシリンダー構造のレンズホルダー３２０と、レンズホルダーの上側に設置され、入出力光信号を収束するレンズ３４０と、レンズホルダーの下端を支持するステム３１４と、ステムの上面に位置し、入力光信号を受信して電気信号に変換するフォトダイオード３１２、電気信号を出力光信号に変調する半導体レーザー３１３、及び波長分割多重化フィルタ３１５を内部に実装する外部キャップ３１０と、外部キャップの内部に位置してフォトダイオードを隔離する内部キャップ３１１と、を含む二重キャップ構造であることを特徴とする。【選択図】　図３
2004133463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　入力及び出力光信号の伝送媒体である光導波路素子と、
　該光導波路素子を上端に挿入して支持し、鏡筒の役割をするシリンダー構造のレンズホルダーと、
　該レンズホルダーの上側に設置され、入出力光信号を収束するレンズと、
　該レンズホルダーの下端を支持するステムと、
　該ステムの上面に位置し、入力光信号を受信して電気信号に変換するフォトダイオード、電気信号を出力光信号に変調する半導体レーザー、及び波長分割多重化フィルタを内部に実装する外部キャップと、
　該外部キャップの内部に位置して前記フォトダイオードを隔離する内部キャップと、
を含むことを特徴とする二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項２】
　レンズが非球面レンズである請求項１記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項３】
　レンズが球面レンズである請求項１記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項４】
　波長分割多重化フィルタは、入力及び出力光信号が相互に交差する地点に予め決定された角度で傾いて位置する請求項１記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項５】
　内部キャップは、波長分割多重化フィルタの傾斜と同一の傾斜角度で延長された傾斜部を有し、該傾斜部に前記波長分割多重化フィルタが固定される請求項４記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項６】
　内部キャップは、金属材質を使用することによって電磁波を遮断する請求項５記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項７】
　内部キャップは、内部にフォトダイオードを実装することによって、散乱光及び乱反射光が当該フォトダイオードに到達することを防止する請求項６記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項８】
　入力及び出力光信号の伝送媒体である光ファイバと、
　該光ファイバを上端に挿入して支持し、鏡筒の役割をするシリンダー構造のレンズホルダーと
　該レンズホルダーの上側に設置され、入出力光信号を収束するレンズと、
　該レンズホルダーの下端を支持するステムと、
　該ステムの上面に位置し、入力光信号を受信して電気信号に変換するフォトダイオード、電気信号を出力光信号に変調する半導体レーザー、及び波長分割多重化フィルタを内部に実装する外部キャップと、
　該外部キャップの内部に位置して前記フォトダイオードを隔離する内部キャップと、
を含むことを特徴とする二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項９】
　波長分割多重化フィルタは、入力及び出力光信号が相互に交差する地点に予め決定された角度で傾いて位置する請求項８記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項１０】
　内部キャップは、波長分割多重化フィルタの傾斜と同一の傾斜角度で延長された傾斜部を有し、該傾斜部に前記波長分割多重化フィルタが固定される請求項９記載の二重キャップ構造の双方向光通信器モジュール。
【請求項１１】
　キャップ内に少なくとも半導体レーザーとフォトダイオードを収めた双方向光通信器モジュールを使用して入力光信号を受信し、出力光信号を出力する光送受信構造において、
　前記キャップ内に、散乱光及び乱反射光を遮断する内部キャップを設け、該内部キャップ内にフォトダイオードを実装するようにしたことを特徴とする光送受信構造。
【請求項１２】
　内部キャップは、金属材質を使用することによって電磁波を遮断する請求項１１記載の光送受信構造。
【請求項１３】
　内部キャップは、波長分割多重化フィルタの迅速な装着ができるように、前記波長分割多重化フィルタの傾斜と同一の傾斜角度を有する傾斜部をもつ請求項１２記載の光送受信構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、双方向光通信器モジュール(BI-DIRECTIONAL OPTICAL TRANSCEIVER MODULE)に関し、特に、キャップの内部に半導体レーザー及びフォトダイオードが集積されたキャップ構造の双方向光通信器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
　従来の双方向光通信器モジュールを示す図１を参照すると、双方向光通信器モジュールは、光導波路素子１３２、スリーブ１３１、鏡筒の役割をする、シリンダー構造のレンズホルダー１２０、入出力光信号のそれぞれを収束するレンズ１４０、レンズホルダー１２０の下端を支持するステム１１４、及びステム１１４上に位置したキャップ１１０を含む。
【０００３】
　スリーブ１３１は、内部に光導波路素子１３２が形成される。光導波路素子１３２は、外部から双方向光通信器モジュールの内部に入力される入力光信号１６０及び双方向光通信器モジュールから外部に出力される出力光信号１７０の伝送媒体である。
【０００４】
　レンズホルダー１２０は、シリンダー形態の構造であり、レンズ１４０を支持し、入力光信号１６０及び出力光信号１７０の通路を形成する鏡筒の役割をする。レンズホルダー１２０は、その上端に挿入されたスリーブ１３１を支持する。
【０００５】
　レンズ１４０は、入力光信号１６０をキャップ１１０の内部に収束し、出力光信号１７０をスリーブ１３１の端面に収束する素子であり、レンズホルダー１２０の上側に実装される。一般的に、入力光信号１６０及び出力光信号１７０は相互に異なる帯域の波長を使用する。
【０００６】
　図２を参照すると、キャップ１１０は、ステム１１４の上面に立設されている。キャップ１１０は、その中央一部分にホール１１６を備え、このホール１１６を通して入出力光信号を送受信できる。当該ホール１１６には、その下部に、内部素子を外部環境から保護し、入出力光信号を透過させるビューウィンドウ(view window)１１７が接合される。
【０００７】
　キャップ１１０は、入力光信号１６０を受信して電気信号に転換するフォトダイオード１１２、電気信号を出力光信号１７０に変調する半導体レーザー１１３、及び入力光信号１６０と出力光信号１７０とを分離してそれぞれの経路に伝送させる波長分割多重化フィルタ１１５などの光学素子を含む。
【０００８】
　ステム１１４は、キャップ１１０を構成する光学素子の基板の役割をし、レンズホルダー１２０の下端を支持する。
【０００９】
　ステム１１４は、両面を貫通する多数のホール(図示せず)が形成されており、ステム１１４の上面にその一部が突出されるようにホールに多数のリード１５０が整列している。リード１５０が整列したホールには、リード１５０を固定するための密封材(図示せず)が充填される。リード１５０は、半導体レーザー１１３のカソード(Cathode)にそれぞれ連結される直流バイアスリード(Direct Current、DC Bias lead)及び高周波リード、半導体レーザー１１３から出力される光をモニタリングするフォトダイオード１１２のアノードに連結されるアノードリード、半導体レーザー１１３及びフォトダイオード１１２のアノードに連結されるアノードリード、及び半導体レーザー１１３及びフォトダイオード１１２のカソードに連結される共通リード(Common lead)から構成される。
【００１０】
　ステム１１４には、半導体レーザー１１３及び半導体レーザー１１３から出力される光をモニタリングするためのフォトダイオード１１２が設置され、半導体レーザー１１３及びフォトダイオード１１２は、それぞれのリード１５０及びワイヤーボンディング(wire bonding)方法によって金属製リード線１８０に電気的に接続される。
【００１１】
　半導体レーザー１１３と各リード１５０を連結するボンディングワイヤーは、その内部を進行する高周波信号による電磁波などを生じさせ、この電磁波等は、双方向光通信器モジュールの電気信号を撹乱する。
【００１２】
　従来の双方向光通信器モジュールは、キャップの内部に半導体レーザー及びフォトダイオードを同時に実装することによって、その体積が小さくなり、より小さい形態のシステムに適用することができる。
【００１３】
　しかしながら、双方向光通信器モジュールは、波長分割多重化フィルタが入出力光信号の光経路上に予め決定された角度で挿入されるべきであるので、波長分割多重化フィルタの組み立てにおいて多くの時間が必要であるという問題点がある。さらに、波長分割多重化フィルタ、ビューウィンドウ、または、光信号の経路における他の素子において発生する一部の乱反射及び散乱光がフォトダイオードに進入すると、正常な入力光信号と重畳されて光学的クロストーク(crosstalk)を生じさせるという問題点がある。さらに、半導体レーザーのリード線によって発生する電磁波は、フォトダイオードに進入して、フォトダイオードにおいて生成された電気信号を撹乱させるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
　本発明の目的は、光学的クロストーク現象を最小化し、波長分割多重化フィルタの組み立てを容易にすることによって、生産性及び製品信頼性が向上した双方向光通信器モジュールを提供することにある。
【００１５】
　本発明の他の目的は、光信号を電気信号に転換するフォトダイオードの動作が半導体レーザーに連結された金属製のリード線によって生成される電磁波によって撹乱されることを防止可能な双方向光通信器モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
　このような目的を達成するために、本発明による双方向光通信器モジュールは、入力及び出力光信号の伝送媒体である光導波路素子と、この光導波路素子を上端に挿入して支持し、鏡筒の役割をするシリンダー構造のレンズホルダーと、このレンズホルダーの上側に設置され、入出力光信号を収束するレンズと、このレンズホルダーの下端を支持するステムと、このステムの上面に位置し、入力光信号を受信して電気信号に変換するフォトダイオード、電気信号を出力光信号に変調する半導体レーザー、及び波長分割多重化フィルタを内部に実装する外部キャップと、この外部キャップの内部に位置してフォトダイオードを隔離する内部キャップと、を含む二重キャップ構造であることを特徴とする。
【００１７】
　より具体的には、入力及び出力光信号の伝送媒体である光導波路素子と、この光導波路素子を上端部に挿入して支持し、鏡筒の役割をするシリンダー構造のレンズホルダーと、このレンズホルダーの上側に設置され、入出力光信号を収束するレンズと、レンズホルダーの下端を支持するステムと、ステムの上面に位置し、入力光信号を受信して電気信号に変換するフォトダイオード、電気信号を出力光信号に変調する半導体レーザー、及び、入力及び出力光信号が相互交差する地点に予め決定された角度で傾いて配置された波長分割多重化フィルタを内部に実装する外部キャップと、この外部キャップの内部に、半導体レーザーの金属製リード線によって発生する電磁波がフォトダイオードの動作に干渉しないように配設された内部キャップと、を含むことを特徴とする。
【００１８】
　あるいは、本発明は、キャップ内に少なくとも半導体レーザーとフォトダイオードを収めた双方向光通信器モジュールを使用して入力光信号を受信し、出力光信号を出力する光送受信構造において、そのキャップ内に、散乱光及び乱反射光を遮断する内部キャップを設け、該内部キャップ内にフォトダイオードを実装するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
　上記の伝送媒体としては、光導波路素子の他に、光ファイバとすることも可能である。
【００２０】
　レンズは、非球面レンズ又は球面レンズとすることができ、また、内部キャップは、波長分割多重化フィルタの傾斜と同一の傾斜角度で延長された傾斜部を有し、該傾斜部に波長分割多重化フィルタが固定されるものとすることができる。さらに、内部キャップは、金属材質を使用することによって電磁波を遮断することができ、内部にフォトダイオードを実装することによって、散乱光及び乱反射光が当該フォトダイオードに到達することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２１】
　本発明による二重キャップ構造の双方向光通信器モジュールは、組み立ての時間が短縮され、光学的クロストークが減少され、半導体レーザーにおいて発生する電磁波がフォトダイオードに影響するのを防止することで、フォトダイオードがクロストークまたは電磁波からの影響なしで電気信号を効率的に生成することを可能にする。
【００２２】
　本発明による二重キャップ構造の双方向光通信器モジュールにおいて、内部キャップは、一部散乱光及び乱反射光がフォトダイオードに入力することを遮断することによって、光学的クロストーク現象を最小化する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
　以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記の説明において、本発明の要旨のみを明確にする目的で、関連した公知機能又は構成に関する具体的な説明は省略する
【００２４】
　図３は、二重キャップ構造の双方向光通信器モジュールを示す。この例の双方向光通信器モジュールは、光導波路素子３３２、スリーブ３３１、レンズホルダー３２０、レンズホルダー３２０の上側に設置されるレンズ３４０、レンズホルダー３２０の下端を支持するステム３１４、ステム３１４上に立設された外部キャップ３１０、及び外部キャップ３１０の内部に実装される内部キャップ３１１を含む。
【００２５】
　光導波路素子３３２は、スリーブ３３１の内部に実装される。光導波路素子３３２は、外部から双方向光通信器モジュールの内部に入力される入力光信号３６０及び双方向光通信器モジュールから外部に出力される出力光信号３７０の伝送媒体の役割をする。一般的に、入力光信号３６０及び出力光信号３７０は相互に異なる波長を有する。
【００２６】
　レンズホルダー３２０は、シリンダー形態の構造であり、レンズ３４０を支持し、入力光信号３６０及び出力光信号３７０の通路を形成する鏡筒の役割をする。レンズホルダー３２０は、スリーブ３３１を上端に挿入し支持する。
【００２７】
　レンズ３４０は、入力光信号３６０をキャップ３１０の内部に収束し、出力光信号３７０をスリーブ３３１の端面に収束する素子であり、レンズホルダー３２０の上側に実装される。レンズ３４０は、非球面または球面レンズを使用することができる。
【００２８】
　ステム３１４は、レンズホルダー３２０の下端を支持し、外部キャップ３１０の内部に実装される素子の基板の役割をする。ステム３１４の下部には、フォトダイオード３１２及び半導体レーザー３１３を作動させるための多数の金属リード３５０が突出されている。特に、半導体レーザー３１３に連結されたリード線３５０は、半導体レーザー３１３に入力される高周波信号の伝導体の役割をする。
【００２９】
　図４及び図５を参照すると、外部キャップ３１０は、ステム３１４の上面に位置し、その中央の一部分にホール３１６が形成されることによって、入出力光信号の送受信が可能になる。さらに、ホール３１６の下部には、内部素子を外部環境から保護し、入出力光信号を透過させるビューウィンドウ３１７が配置される。
【００３０】
　外部キャップ３１０は、入力光信号３６０を電気信号に転換するフォトダイオード３１２、電気的信号を出力光信号３７０に変調する半導体レーザー３１３、及び入力光信号３６０及び出力光信号３７０のそれぞれを分離する波長分割多重化フィルタ３１５などの光学素子を内部に実装する。
【００３１】
　波長分割多重化フィルタ３１５は、入力光信号３６０と出力光信号３７０が交差する地点に予め決定された角度の傾斜を有するように安着されることで、入力光信号３６０及び出力光信号３７０を選択的に透過または反射させる。つまり、波長分割多重化フィルタ３１５は、入力光信号３６０及び出力光信号３７０が重畳せずにそれぞれの光経路に進行できるように分離させる素子である。
【００３２】
　内部キャップ３１１は、波長分割多重化フィルタ３１５の傾斜と同一の角度で延長された傾斜部３１１ａを備え、外部キャップ３１０の内部に実装される。さらに、内部キャップ３１１は、フォトダイオード３１２を囲むことによって、フォトダイオード３１２を外部から隔離し、金属材質などを使用することによって、フォトダイオード３１２に電磁波が到達することを防止する。内部キャップ３１１は、フォトダイオード３１２を外部から隔離することによって、外部からフォトダイオード３１２に進入する散乱光及び乱反射も遮断する。つまり、内部キャップ３１１は、一部散乱光及び乱反射光などを遮断して、ノイズ及び光学的クロストーク現象を防止する。
【００３３】
　内部キャップ３１１は、傾斜部３１１ａに、入力光信号３６０及び出力光信号３７０の送受信ができるようにホールが形成され、ここに、波長分割多重化フィルタ３１５が設置される。傾斜部３１１ａは、波長分割多重化フィルタ３１５の傾斜と同一の傾斜を有するように形成されるので、波長分割多重化フィルタ３１５の組み立てが容易である。
【００３４】
　図６は、本発明による二重キャップ構造の双方向光通信器モジュールの第２実施例を示す。図６を参照すると、双方向光通信器モジュールは、光ファイバ４４２、鏡筒の役割をするシリンダー形態のレンズホルダー４２０、レンズホルダー４２０の上側に設置されたレンズ４４０、レンズホルダー４２０の下端を支持するステム４１４、ステム４１４の上面に配置された外部キャップ４１０、及び外部キャップ４１０の内部に実装された内部キャップ４１１を含む。
【００３５】
　光ファイバ４４２は、レンズホルダー４２０の上端部に固定され、双方向光通信器モジュールの内部に対する入力光信号４６０及び出力光信号４７０の伝送媒体の役割を遂行する。
【００３６】
　以上、本発明を具体的な実施形態を参照して詳細に説明してきたが、本発明の範囲は上記の実施形態によって限られるべきではなく、本発明の範囲内で様々な変形が可能であるということは、当該技術分野における通常の知識を持つ者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】従来技術による双方向光通信器モジュールの構成を示す断面図。
【図２】従来技術による双方向光通信器モジュールを構成するキャップの構造を示す断面図。
【図３】本発明による二重キャップ構造をもつ双方向光通信器モジュールの第１実施例を示す断面図。
【図４】図３に示した双方向光通信器モジュールを構成する二重キャップの構造を示す横から見た部分断面図。
【図５】図４に示した二重キャップの構造を示す上から見た部分断面図。
【図６】本発明による二重キャップ構造をもつ双方向光通信器モジュールの第２実施例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
３１０，４１０　外部キャップ
３１１，４１１　内部キャップ
３１１ａ，４１１ａ　傾斜部
３１２，４１２　フォトダイオード
３１３，４１３　半導体レーザー
３１４，４１４　ステム
３１５，４１５　波長分割多重化フィルタ
３１６，４１６　ホール
３１７，４１７　ビューウインドウ
３２０，４２０　レンズホルダー
３３１　スリーブ
３３２　光導波路素子
３４０，４４０　レンズ
３５０，４５０　リード
３６０，４６０　入力光信号
３７０，４７０　出力光信号
３８０，４８０　ボンディングワイヤー
４４２　光ファイバ
【図１】
2004133463.tif 000003
【図２】
2004133463.tif 000004
【図３】
2004133463.tif 000005
【図４】
2004133463.tif 000006
【図５】
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【図６】
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