(57)【要約】【課題】レンズ、分波用フィルタ、光カプラを用いない、安価で良好なクロストーク、アイソレーション特性を有する光送受信モジュール及び光送受信装置を提供する。【解決手段】光送受信モジュールは、光軸と直交する面１０８に対して所定角度で傾斜した光ファイバ端面１０５を有する光ファイバ１０３と、端面の近傍に配されたマウント手段１０４と、光ファイバの光軸の延長線上に配置され、かつ前記サブマウント上に配された発光素子１０１と、光ファイバのクラッド上に置かれ、光ファイバの端面から出射される光がマウント手段において反射した後に光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子１０２と、光ファイバ端面近傍と、マウント手段と、発光素子と、受光素子とを収容する筐体とを有する。【選択図】        図１
2004347826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸と直交する面に対して所定角度で傾斜した端面を有する光ファイバと、
前記端面の近傍に配されたマウント手段と、
前記光ファイバの前記光軸の延長線上に配置され、かつ前記マウント手段上に配された発光素子と、
前記光ファイバのクラッド上に置かれ、前記光ファイバの前記端面から出射される光が前記マウント手段において反射した後に前記光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子と、
前記光ファイバの前記端面近傍と、前記マウント手段と、前記発光素子と、前記受光素子とを収容する筐体とを、
有する光送受信モジュール。
【請求項２】
光軸と直交する面に対して所定角度で傾斜した端面を有する光ファイバと、
前記端面の近傍に配されたマウント手段と、
前記光ファイバの前記光軸の延長線上に配置され、かつ前記マウント手段上に配された発光素子と、
前記光ファイバのクラッド上に置かれ、前記光ファイバの前記端面から出射される光が前記発光素子において反射した後に前記光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子と、
前記光ファイバの前記端面近傍と、前記マウント手段と、前記発光素子と、前記受光素子とを収容する筐体とを、
有する光送受信モジュール。
【請求項３】
前記発光素子が、端面反射型の半導体レーザであり、前記発光素子の前記マウント手段に当接する実装面が、前記発光素子の積層面に平行で、かつ、前記発光素子の活性層に近い面である請求項１に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
前記発光素子が、端面反射型の半導体レーザであり、前記光ファイバから出射される光が、主に、前記発光素子の出射側端面内の活性層を挟む２つの領域のうち、前記マウント手段から遠い方の領域において反射されるよう、前記発光素子が配されている請求項２に記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
前記受光素子と前記光ファイバの前記クラッドとの間の領域が、前記クラッドの屈折率と同程度か、又は、それより大きな屈折率の媒質で満たされている請求項１から４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
前記受光素子が、前記光ファイバの前記クラッドの屈折率と同程度か、又は、それより大きな屈折率の接着剤で、前記光ファイバのクラッドに固定されている請求項１から４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
前記サブマウントの表面のうち、少なくとも前記光ファイバから出射される光が前記マウント手段に当たる点を含む領域にミラーが貼り付けられているか又は蒸着によりミラーが設けられている請求項１、３、５、６のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項８】
前記受光素子が前記発光素子の波長に対して感度がないか、又は感度が非常に低いものである請求項１から７のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１つに記載の光送受信モジュールを有する光送受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信に用いる光送受信モジュールに関し、特に発光、受光素子を一体に集積した光送受信モジュール及びかかる光送受信モジュールを有する光送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光カプラ、分波用フィルタなどを用いない光送受信モジュールは、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１６８０６１号公報（図１、図２、要約）
【０００４】
従来の光送受信モジュールの構成を模式的に図６に示す。図７は、図６の従来の光送受信モジュールにおける送受信光の光路を示す図である。この光送受信モジュールでは、フェルール９に挿通された光ファイバ１は、ケース８の内部で、端面が露出していて、光ファイバ１の端面斜角（光軸と直交する面に対する傾斜角θ）は６〜１８°程度となっている。ステム５に装着されたヒートシンク５ａの側面に取り付けられた発光素子２が出射する光は半導体パッケージ７（ステム５に装着されたキャップ６）の窓６ａから出て、レンズ４で集光され、光軸から反時計方向に角度φだけ傾斜した方向から端面１０を経て光ファイバ１に入る。一方、光軸から時計方向に角度βだけ傾斜した方向に端面１０から出射された光は、レンズ４で集光され、窓６ａを経てヒートシンク５ａ上に載置された受光素子３に到達する。なお、光ファイバ１のコアとクラッドは、それぞれ符号１ａと１ｂで図７に示されている。この構成により、光カプラを使用することなく、光ファイバから出射される光の光路と光ファイバに入射する光の光路の分離が可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の光送受信モジュールにおいて、クロストークの増加を防ぐためには、発光素子出射光のファイバ結合効率を極端に落として、発光素子の光軸とファイバ出射光の光軸の角度差を大きくするか、レンズを挿入して、ファイバと発光素子間の距離及びファイバと受光素子間の距離を大きくし、これによって発光素子と受光素子間の距離を広げる必要があった。
【０００６】
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、レンズ、分波用フィルタ、光カプラを用いない、安価で良好なクロストーク、アイソレーション特性を有する光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光送受信モジュールは、光軸と直交する面に対して所定角度で傾斜した端面を有する光ファイバと、
前記端面の近傍に配されたマウント手段と、
前記光ファイバの前記光軸の延長線上に配置され、かつ前記マウント手段上に配された発光素子と、
前記光ファイバのクラッド上に置かれ、前記光ファイバの前記端面から出射される光が前記マウント手段において反射した後に前記光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子と、
前記光ファイバの前記端面近傍と、前記マウント手段と、前記発光素子と、前記受光素子とを収容する筐体とを、
有している。
この構成により、分波用フィルタ、光カプラ、レンズを用いずに安価でクロストークの小さな光送受信モジュールを得ることができる。
【０００８】
また、本発明の光送受信モジュールは、光軸と直交する面に対して所定角度で傾斜した端面を有する光ファイバと、
前記端面の近傍に配されたマウント手段と、
前記光ファイバの前記光軸の延長線上に配置され、かつ前記マウント手段上に配された発光素子と、
前記光ファイバのクラッド上に置かれ、前記光ファイバの前記端面から出射される光が前記発光素子において反射した後に前記光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子と、
前記光ファイバの前記端面近傍と、前記マウント手段と、前記発光素子と、前記受光素子とを収容する筐体とを、
有している。
この構成により、サブマウント又は筐体などのマウント手段の表面が滑らかでない場合においても、分波用フィルタ、光カプラ、レンズを用いずに安価でクロストークの小さな光送受信モジュールを得ることができる。さらに、受信光を、発光素子や受光素子の実装部分を避けてサブマウント又は筐体に当てる必要がないため、光ファイバと発光素子の間の距離を長く取る必要がなく、高い結合効率が得られる。
【０００９】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記発光素子が、端面反射型の半導体レーザであり、前記発光素子の前記マウント手段に当接する実装面が、前記発光素子の積層面に平行で、かつ、前記発光素子の活性層に近い面となるようにした構成を有している。端面反射型の半導体レーザは一般的に活性層がどちらかの面に極端に寄っているため、本構成を用いることにより、ファイバと発光素子の距離が短くても、ファイバ出射光が、ほとんど前記発光素子に当たることなくサブマウント又は筐体に当たるようになり、サブマウント又は筐体、又は、発光素子実装部での乱反射、吸収が抑えられて、高い受光感度を得ることができる。
【００１０】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記発光素子が、端面反射型の半導体レーザであり、前記光ファイバから出射される光が、主に、前記発光素子の出射側端面内の活性層を挟む２つの領域のうち、前記マウント手段から遠い方の領域において反射されるよう前記発行素子が配されている。端面反射型の半導体レーザは一般的に活性層がどちらかの面に極端に寄っているため、活性層を挟んで、より広い領域において反射させる本構成を用いることにより、サブマウント又は筐体、又は、発光素子実装部での乱反射、吸収が抑えられ、高い受光感度を得ることができる。
【００１１】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記受光素子と前記光ファイバの前記クラッドとの間が、前記クラッドの屈折率と同程度か、又は、それより大きな屈折率の媒質で満たされているような構成を有している。この構成により、クラッド外面における反射率が低下し、受光効率が向上する。
【００１２】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記受光素子が、前記光ファイバの前記クラッドの屈折率と同程度か、又は、それより大きな屈折率の接着剤で、前記光ファイバのクラッドに固定されているような構成を有している。この構成により、受光素子をクラッドに実装する手段そのものが、クラッド外面における反射率を低下させ、受光効率を向上させる効果を持つようになり、受光効率を向上させるための他の手段が不要となる。
【００１３】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記サブマウントの表面のうち、少なくとも前記光ファイバから出射される光が前記マウント手段に当たる点を含む領域にミラーが貼り付けられているか又は蒸着によりミラーが設けられているような構成を有している。この構成により、サブマウント又は筐体表面が滑らかでない場合、又は光ファイバから出射される光の吸収が大きい材料でこれらが形成されている場合においても、十分な受光効率を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の光送受信モジュールは、前記受光素子が前記発光素子の波長に対して感度がないか、又は感度が非常に低いような構成を有している。この光送受信モジュールには波長選択性フィルタが挿入されていないため、光伝送路における反射戻り光はそのまま受光素子に入射してしまうが、この構成によれば、高いアイソレーション値を得ることができる。なお、本発明の光送受信モジュールを用いた送受信装置も上記と同様の効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の光送受信モジュールを示す模式図であり、図２は、図１に示す第１の実施の形態における送受信光の光路を示す概略図である。図示省略の筐体の内部に、光ファイバ１０３の端面（光ファイバ端面とも言う）１０５の近傍と、発光素子としての半導体レーザ１０１と、受光素子としてのフォトダイオード１０２が収容されている。半導体レーザ１０１は光ファイバ１０３の端面１０５の近傍においてサブマウント１０４上に配されている。なお、サブマウント１０４に代えて筐体の一部の上に半導体レーザ１０１を配してもよい。光ファイバ１０３の端面１０５は、光ファイバ１０３の光軸と一致するコア中心線１０６と直交する面１０８に対し、約８°傾いている。なお、筐体の内部は、ほぼ屈折率が１の気体又は媒質で満たされており、フォトダイオード１０２は屈折率がほぼ１．５の接着剤（図示省略）によって光ファイバ１０３のクラッド上に固定されている。また、端面反射型の半導体レーザ１０１は活性層１０７に近い方を実装面として、サブマウント１０４上に実装されている。
【００１６】
半導体レーザ１０１から出射された光は、コア中心線１０６の延長線上を通って、光ファイバ１０３に結合される。一方、光送受信モジュールに入力された受信光は、図２における光ファイバ端面１０５の上の点Ａから光送受信モジュール内部に向かって出射されるが、この光の進行方向は、点Ａにおいて光ファイバ１０３のコア中心線１０６から約３．８°曲がる。これは、受信光が光ファイバ端面１０５へ垂直入射せず、さらに光ファイバ１０３の端面１０５の前後で屈折率が異なるためである。
【００１７】
図２の点Ａにおいて、進行方向を変えた受信光は、点Ｂにおいて、サブマウント１０４の壁面に当たり、ここにおいて反射され、再び光ファイバ１０３に入射する。受信光はさらに、光ファイバ１０３の端面１０５の上の点Ｃにおいて、再び若干進行方向を変え、光ファイバ１０３のクラッド部分を通過して、フォトダイオード１０２に至る。フォトダイオード１０２とクラッドの間の領域は、屈折率がほぼ１．５の接着剤で満たされているので、クラッド外面での全反射は起こらず、受信光はフォトダイオード１０２に入射する。フォトダイオード１０２は波長選択性を持っており、半導体レーザ１０１の発する光に対し感度を持たないため、ＷＤＭフィルタなどの分波機能素子がなくても高いアイソレーション値を得ることができる。
【００１８】
なお、サブマウント１０４壁面で乱反射光が多く発生する場合は、サブマウント１０４壁面に安価なミラーを貼り付けてもよい。なお、ミラーを蒸着により設けてもよい。また、本実施の形態では、一般に市販されている８度研磨ファイバを用いているが、これを、光ファイバ１０３の端面１０５で出射光が全反射せず、かつ、光ファイバ１０３のコア中心線１０６の延長線上にある光源（図示省略）のファイバ結合効率が確保される範囲内の、他の角度としてもよい。
【００１９】
＜第２の実施の形態＞
次に本発明の光送受信モジュールの第２の実施の形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施の形態の光送受信モジュールを示す模式図であり、図４は、図２に示す第２の実施の形態における送受信光の光路を示す概略図である。第２の実施の形態は、発光素子としての半導体レーザ１０１及びそれが載置されているサブマウント１０４の配置が第１の実施の形態と異なり、他の構成は第１の実施の形態と同様である。この構成では、図４の点Ａにおいて、進行方向を変えた受信光は、点Ｂにおいて、半導体レーザ１０１の出射端面に当たり、ここにおいて反射され、再び光ファイバ１０３に入射する。受信光は更に、光ファイバ１０３の端面１０５上の点Ｃにおいて、再び若干進行方向を変え、光ファイバ１０３のクラッド部分を通過して、フォトダイオード１０２に至る。この構成では、サブマウント１０４又は筐体表面が滑らかでない場合にも、ある程度の受光効率を確保できる。また、受信光を、発光素子や発光素子の実装部分を避けてサブマウント１０４又は筐体に当てる必要がないため、光ファイバと発光素子の間の距離を長く取る必要がなく、高い結合効率が得られる。
【００２０】
このように本発明によれば、光カプラ、ハーフミラー、ＷＤＭフィルタなどの高価な分波用光学部品が不要となる。さらに、レンズを用いなくても発光素子と受光素子との距離を長く取ることができ、クロストークの増加を抑えることができる。
【００２１】
＜光送受信装置への適用＞
次に、本発明の光送受信モジュールを用いて構成した光送受信装置の実施の形態について説明する。図５は、本発明の光送受信装置の実施の形態を模式的に示すブロック図である。図５において、変調装置や増幅装置などを有する送信ユニット１１４と増幅装置や復調装置などを有する受信ユニット１１６がそれぞれ前述の本発明の光送受信モジュール１１０に接続されて光送受信装置１１２を構成している。光送受信モジュール１１０の光ファイバ１０３は、直接他の送受信装置（図示省略）に接続してもよいし、光ファイバ１０３を周知の合波装置に接続し、そこから他の光ファイバを介して他の送受信装置（図示省略）に接続してもよい。本発明の光送受信モジュールを光送受信装置に適用することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように本発明の光送受信モジュールは、光軸と直交する面に対して所定角度で傾斜した端面の近傍に配されたマウント手段と、光ファイバの光軸の延長線上に配置され、かつサブマウント上に配された発光素子と、光ファイバのクラッド上に置かれ光ファイバの端面から出射される光がマウント手段又は発光素子において反射した後に光ファイバ内を通過して入射する位置に配置された受光素子と、光ファイバの前記端面近傍と、マウント手段と、発光素子と、受光素子とを収容する筐体とを有する構成としたので、レンズ、分波用フィルタ、光カプラを用いない、安価で良好なクロストーク、アイソレーション特性を有する光送受信モジュール及びそれを用いた光送受信装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における光送受信モジュールを示す模式図
【図２】本発明の第１の実施の形態における送受信光の光路を示す概略図
【図３】本発明の第２の実施の形態における光送受信モジュールを示す模式図
【図４】本発明の第２の実施の形態における送受信光の光路を示す概略図
【図５】本発明の光送受信装置の実施の形態を模式的に示すブロック図
【図６】従来の光送受信モジュールの構成を示す模式図
【図７】図６の従来の光送受信モジュールにおける送受信光の光路を示す図
【符号の説明】
１、１０３  光ファイバ
２  発光素子
３  受光素子
４  レンズ
５  ステム
５ａ  ヒートシンク
６  キャップ
６ａ  窓
７  半導体パッケージ
８  ケース
９  フェルール
１０、１０５  端面
１０１  半導体レーザ（発光素子）
１０２  フォトダイオード（受光素子）
１０４  サブマウント（マウント手段）
１０５  光ファイバ端面
１０６  コア中心線
１０７  活性層
１０８  光軸と直交する面
１１０  光送受信モジュール
１１２  光送受信装置
１１４  送信ユニット
１１６  受信ユニット
【図１】
2004347826.tif 000003
【図２】
2004347826.tif 000004
【図３】
2004347826.tif 000005
【図４】
2004347826.tif 000006
【図５】
2004347826.tif 000007
【図６】
2004347826.tif 000008
【図７】
2004347826.tif 000009