(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストの光学信号送信のためのモジュールを提供する。【解決手段】光学信号送信用のモジュールが、キャリアと、このキャリア上に取付けられた、少なくとも１つの送信または受信要素と、光軸、そのモジュールの光学入力部を表す第１の端部、そのモジュールの光学出力部を表す第２の端部を有する、少なくとも１つの光導波路と、その光導波路内に配置され、その光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を送信または受信要素に結合するか、または、この送信または受信要素から放射されたその光を光導波路内に入射するように構成された波長選択素子とを備え、それにより、その光は、光導波路の光軸に対して実質的に垂直に、その光導波路の中に入射されるか、または光導波路から外へ結合される。【選択図】  図１ａ
2004251919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学信号送信のためモジュールであって、
キャリアと、
該キャリア上に取付けられた、少なくとも１つの送信または受信要素と、
光軸と、該モジュールの光学入力部を表す第１の端部と、該モジュールの光学出力部を表す第２の端部とを有する、少なくとも１つの光導波路と、
該光導波路内に配置され、該光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を、該送信または受信要素に結合するか、あるいは該送信または受信要素から放射された光を該光導波路に入射するように構成された、波長選択素子と
を備え、
それにより、該光は、該光導波路の該光軸に対して実質的に垂直に、該光導波路内に入射されるか、または、該光導波路から外に結合される、モジュール。
【請求項２】
前記光導波路は、光導波路部内に配置される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項３】
前記光導波路は、光導波路部上に配置される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項４】
前記キャリア上に取付けられた光導波路部をさらに備える、請求項１に記載のモジュール。
【請求項５】
さらなるモジュールにプラグ接続されるように構成される、請求項１に記載のモジュール。
【請求項６】
前記光導波路部は、開口部とともに形成され、該光導波路部は、中心ピンと協動する該開口部を介して、さらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続可能である、請求項４に記載のモジュール。
【請求項７】
前記波長選択素子は、前記光導波路内に取付けられた波長選択ミラーである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項８】
前記波長選択素子は、前記光導波路と一体形成された波長選択ミラーである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項９】
前記波長選択素子は、ファイバブラッグ格子である、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１０】
前記キャリアはハウジングを有し、前記光導波路部は、該ハウジング上に取付けられる、請求項４に記載のモジュール。
【請求項１１】
前記キャリアは、前記送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を確立するように構成された接続接触を有する、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１２】
前記光導波路は、一体型光学導体である、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１３】
前記光導波路は光ファイバである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１４】
前記光導波路は単一モードファイバである、請求項１に記載のモジュール。
【請求項１５】
前記複数の光導波路が前記光導波路部内に互いに並列に配置され、該光導波路の各々は、それぞれの関連する送信または受信要素を有する、請求項４に記載のモジュール。
【請求項１６】
少なくとも２つのデータチャンネルのための光を送信および／または受信する、送信および／または受信装置であって、互いに前後して配置される、請求項１に記載の複数のモジュールを備える、装置。
【請求項１７】
複数のモジュールのうちの１つは、光ファイバを接続する手段を備え、それにより該光ファイバは、該１つのモジュールの、少なくとも１つの光導波路に結合される、請求項１６に記載の送信および／または受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
（発明の分野）
本発明は、光学信号送信のためのモジュール、および、このようなモジュールを有する送信および／または受信装置に関する。
【０００２】
双方向性光学データトラフィック用のモジュールは、例えば、星型構造を用いて、データストリームが両方向（光ファイバ内の中央供給点の方向（アップストリーム）およびさらなる受信器の方向（ダウンストリーム））へ送信されるように動作する。従って、個々のデータチャンネルに対して同一または異なった波長が用いられ得る。ますます高いデータレートを達成しながら、コストを低減する必要がある。波長分割多重方式は、特に、この目的のために用いられ、１つの光ファイバにおいて複数の波長の光学信号が同時に送信される。
【０００３】
この場合、受信器内では再び複数の波長の光学信号に分割することが必要である。さらに、光学信号を受信器から供給点の方向に送信することが可能である。
【０００４】
従って、複数の光学ポートを有する電気光学モジュールが必要とされる。
【０００５】
米国特許第４，７６７，１７１号（欧州特許出願ＥＰ  ２３８  ９７７号を参照）は、自由ビーム（ｆｒｅｅ−ｂｅａｍ）光学素子を有する双方向性通信ネットワーク用の送信および受信モジュールを開示する。ここで、球面レンズは、レーザダイオードと光ファイバの端部との間で、互いに一定の距離を置いて配置され、ファイバの端部上にレーザ光をフォーカスする。波長選択ビームスプリッタは、波長分離のために球面レンズ間に配置され、光ファイバの端部から送信され、レーザ光の波長とは異なる波長のビームパス光（ｂｅａｍ  ｐａｔｈ  ｌｉｇｈｔ）を分離し、この光を検出器または受信要素に供給する。
【０００６】
従来技術のモジュールの不利な点は、高度で複雑な複数のアセンブリ工程が逐次的に必要とされ、これらの工程の各々が、相当なリソースの使用を要することである。そのプロセスにおけるあるアセンブリ工程がうまくいかない場合、その前のアセンブリ工程も不合格とされなければならない。
【０００７】
（発明の要旨）
本発明は、以下の点を提供する：
１．光学信号送信用のモジュールであり、
キャリアと、
このキャリア上に取付けられた、少なくとも１つの送信または受信要素と、
光軸と、そのモジュールの光学入力部を表す第１の端部と、そのモジュールの光学出力部を表す第２の端部とを有する、少なくとも１つの光導波路と、
その光導波路内に配置され、その光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を送信または受信要素に結合するか、あるいは、この送信または受信要素から放射された光を光導波路内に入射するように構成された波長選択素子と
を備え、
それにより、この光は、その光導波路の光軸に対して実質的に垂直に、光導波路内に入射されるか、または光導波路から外へ結合される、モジュール。
【０００８】
２．その光導波路は光導波路部内に配置される、項目１に記載のモジュール。
【０００９】
３．その光導波路は光導波路部上に配置される、項目１に記載のモジュール。
【００１０】
４．そのキャリア上に取り付けられた光導波路部をさらに備える、項目１に記載のモジュール。
【００１１】
５．さらなるモジュールにプラグ接続されるように構成される、項目１に記載のモジュール。
【００１２】
６．その光導波路部に開口部が形成され、この光導波路部は、中心ピンと協動して、これらの開口部を介してさらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続可能である、項目１に記載のモジュール。
【００１３】
７．その波長選択素子は、その光導波路内に取り付けられた波長選択ミラーである、項目１に記載のモジュール。
【００１４】
８．その波長選択素子は、その光導波路と一体形成される波長選択ミラーである、項目１に記載のモジュール。
【００１５】
９．その波長選択素子はファイバブラッグ格子である、項目１に記載のモジュール。
【００１６】
１０．そのキャリアはハウジングであり、その光導波路部は、このハウジング上に取り付けられる、項目４に記載のモジュール。
【００１７】
１１．そのキャリアは、送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を確立するように構成される接続接点を有する、項目１に記載のモジュール。
【００１８】
１２．その光導波路は一体型光学導体である、項目１に記載のモジュール。
【００１９】
１３．光導波路は光ファイバである、項目１に記載のモジュール。
【００２０】
１４．光導波路は単一モードファイバである、項目１に記載のモジュール。
【００２１】
１５．複数の光導波路がその光導波路部内に互いに並列に配置され、その光導波路の各々は、それぞれの関連する送信または受信要素を有する、項目４に記載のモジュール。
【００２２】
１６．少なくとも２つのデータチャンネルのため光を送信および／または受信する、送信および／または受信装置であり、互いに前後して配置される、項目１に記載の複数のモジュールを備える、装置。
【００２３】
１７．複数のモジュールのうちの１つは、光ファイバを接続する手段を含み、それにより、その光ファイバは、その１つのモジュールの、少なくとも１つの光導波路に結合される、項目１６に記載の送信および／または受信装置。
【００２４】
本発明の目的は、光学信号送信のためのモジュールを提供することであり、このモジュールは、この一般的な種類の従来技術のデバイスおよび方法の上述の欠陥および不利な点を克服する。このモジュールは、受信器に少なくとも２つのデータチャンネルを提供し、簡単でコンパクトなモジュラー設計を有し、かつ高い費用効果で製造され得る。
【００２５】
上述の、および他の目的を考慮して、本発明により、光学信号送信のためのモジュールが提供される。このモジュールは、
キャリアと、
このキャリア上に取付けられた、少なくとも１つの送信または受信要素と、
光軸と、そのモジュールの光学入力部を表す第１の端部と、そのモジュールの光学出力部を表す第２の端部とを有する、少なくとも１つの光導波路と、
その光導波路内に配置され、その光導波路からの特定の光学データチャンネルの光を送信または受信要素に結合するか、あるいは、この送信または受信要素から放射された光を導波路内に入射するように構成された波長選択素子と
を備え、
それにより、その光は、光導波路の光軸に対して実質的に垂直に、光導波路の内に入射されるか、または光導波路から外へ結合される。
【００２６】
換言すると、本発明の目的は、モジュール内に、少なくとも１つの光導波路を提供することであり、その光導波路の２つの端部は、そのモジュールの光学入力部および光学出力部を表し、これらの各々は、関連する送信または受信要素を有する。波長選択素子は、その光導波路内に配置または形成され、光導波路内に光入射し、あるいは、光導波路からの光を出力する。その光は他のデータチャンネルに影響を及ぼすことはなく、特定の光学データチャンネルのために送信または受信要素から放射されるか、この要素により受信される。光は、この場合、光導波路の光軸に実質的に直角に光導波路に入射されるか、または光導波路から出力される。
【００２７】
「実質的に垂直」という表現は、この場合、波長選択素子に当たる光が、光導波路内に偏向されること、またはその逆が可能になるような角度であることを意味する。
【００２８】
本発明による解決法は、光学「Ｔ素子」型の使用に基づく設計思想を提供し、水平の「Ｔ形材」が、連続光導波路により提供される。光は、実質的に、その光導波路の光軸と直角に、光学入力部と光学出力部との間の光導波路から出力され、かつ、その光導波路に入射される。このモジュールのインターフェースは、光導波路の２つの端部における２つの光学インターフェースであり、送信または受信要素と、特に、プリント回路基板との間の電気的接触を生成する電気的インターフェースである。
【００２９】
光学モジュールは、カスケード接続され得るので、本発明による送信および／または受信デバイスは、前後して配置される複数のモジュールを有する。個々のモジュールが必要に応じて組合され得るという事実は、用途に応じて、原理的に、任意の所望の数のデータチャンネルに対して、マルチプレクサおよび／またはデマルチプレクサを提供し、１波長の光が各モジュールに入射されるか、または出力されることが可能であることを意味する。個々のモジュールまたは「Ｔ素子」の組合せオプションは、さらに、データレートがアップグレードされるか、または顧客専用ベースで遡及的（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ）に提供されることを可能にする。
【００３０】
本発明のさらなる利点は、個々のモジュールが非常に少ないリソースの使用を要し得、高い費用効果で製造され得ることである。不良モジュールは、それ自体が交換され得、送信および／または受信デバイスの機能に影響しない。
【００３１】
本発明のさらなる特徴により、送信または受信要素のキャリア上に取り付けられた光導波路部内またはその上に、少なくとも１つの光導波路が配置される。この結果、モジュールがコンパクトな構成を有する。外部からの影響に対する被包も提供される。
【００３２】
本発明によるモジュールは、有利にも、さらなるモジュールにプラグ接続されることによって接続され得る。この点で、光導波路部は、好適には、ホールを有し、光導波路部はこのホールを介して、中心ピンによって、さらなるモジュールのさらなる光導波路部に接続され得る。このようにして、本発明による複数のモジュールは、互いに容易にプラグ接続され得、所望の送信および／または受信デバイスを形成する。
【００３３】
本発明のさらなる特徴により、波長選択素子は、光導波路内に配置されるか、または光導波路によって形成される、波長選択ミラーである。例えば、波長選択ミラーは押込素子（ｐｕｓｈ−ｉｎ  ｅｌｅｍｅｎｔ）上に形成される。この押込素子は、好適には、約４５°の角度で、光導波路を遮断するプロセスにおいて光導波路部の中に押込まれる。
【００３４】
光導波路セクション傾斜端面において軸方向に互いに結合される状態で、各々が少なくとも１つの傾斜端面を有する２つの光導波路セクションを形成する光導波路により、波長選択素子が提供されることは、同様に、本発明の範囲内である。光導波路セクションの隣接する端面のうちの１つは、この場合、波長選択フィルタでコーティングされ、従って、光導波路の光軸に対してある角度で、傾斜端面を通るか、またはこの傾斜端面から現れる光学データチャンネルのための光によって、光は特定の光学データチャンネルのための導波路の中に入射されるか、またはこの光導波路から出力される。
【００３５】
波長選択素子のさらなる実施形態において、波長選択素子は、ファイバブラッグ格子により形成される。このファイバブラッグ格子は、光導波路内で斜めに（ｏｂｌｉｑｕｅｌｙ）ある。この場合、さらなるレーザビーム、特に、２つの交差レーザにより、光導波路内に周期的な屈折率の変化が生成される。その結果、光が波長選択ベースで出力または入射される、格子構造がもたらされる。
【００３６】
波長選択素子を提供するさらなる可能性は、光導波路内にノッチを適合させることである。このノッチに、波長選択コーティングが提供される。
【００３７】
モジュールの好適な１つの改良点において、送信または受信要素のためのキャリアは、光導波路部が取り付けられるハウジングを有する。これは、外部からの影響に対して確実な保護を提供する。そのキャリアは、好適には、かつ、さらには、送信または受信要素と、例えば、リードフレームにより形成されるプリント回路基板との間に電気的接触を生成するための接続接触を有する。
【００３８】
光導波路部において配置される光導波路は、１実施形態において、例えば、ガラスオンシリコン（ｇｌａｓｓ  ｏｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ）技術を用いる集積光学導体である。しかしながら、光導波路が、例えば、可塑物を含む導波路部を有する光ファイバ、特に単一モードファイバであることも可能である。
【００３９】
複数の光導波路が光導波路部内に互いに並列して配置され、各光導波路がそれぞれ関連する送信または受信要素を有しており、従って、そのモジュールが光導波路アレイにも接続され得ることは、本発明の範囲に含まれる。
【００４０】
本発明にとって特徴的であると考えられる他の特徴は、添付の請求項に示される。
【００４１】
本発明は、光学信号送信のためのモジュールに具体化されるように、本明細書中に図示および説明されるが、示されている詳細に限定されることは意図されない。なぜなら、本発明の趣旨から逸脱することなく、および、請求項の等価物の範囲およびレンジ内で、種々の改変および構造的変更が行なわれ得るからである。
【００４２】
しかしながら、本発明の構造および動作方法は、そのさらなる目的および利点とともに、添付の図面と関連付けて読まれる場合、以下の特定の実施形態の説明から最も良く理解される。
【００４３】
（好適な実施形態の説明）
ここで、図面の図を詳細に参照し、最初に、特にその図１ａおよび図１ｂを参照して、導波路２が水平に走る光導波路部１を有する、本発明によるモジュールが見出される。その端部のうちの１つにおいて、導波路２は第１の光学入力部または光学出力部２１を有し、その第２の端部において、導波路２は第２の光学入力部または光学出力部２２を有する。この場合、導波路２は、その両方の端部において導波路本体１と平面状に終端される。
【００４４】
さらに、図２に示され、かつ以下のテキストにおいて、図２を参照して、より詳細に説明される波長選択素子は、導波路２内に配置または形成される。その波長選択素子は、光導波路２から特定の波長の光を出力し、この光を送信または受信要素の方向（またはこの逆）に通し、他の波長の光に対して透明であり、このような光に影響を与えない。
【００４５】
図示された例示的実施形態において、導波路本体１は立法形状を有し、平面の下面１１によりキャリア３の上面３１上に取り付けられる。導波路本体に取付けを提供することに加えて、送信または受信要素を収容するためのキャリア３が用いられる。キャリア３は、図２を参照してより詳細に説明されるとおり、導波路２に光学的に結合される。キャリア３は、リードフレーム４の形状で、電気的接続接触を有する。リードフレーム４は、送信または受信要素を、図示されないプリント回路基板に接続するため、および、送信または受信要素とプリント回路基板との間に電気的接触を生成するために用いられる。
【００４６】
中心ピン５が挿入される保持開口部１２は、導波路本体１の端面上に設けられる。中心ピン５は、複数のモジュールが互いにプラグ接続されることを可能にし、光導波路２の各々が中心付けされる。
【００４７】
当然、導波路本体は、さらに、立法形状とは異なる特定の形状を有し得ることも理解される。唯一不可欠な特徴は、導波路本体が光導波路を固定し、そのプロセスにおいて、光導波路と、送信または受信要素との間に光結合を可能にすることである。
【００４８】
図示されたモジュールは、光学的サブアセンブリを表す。これは、予め、個別に点検され得、送信または受信要素と、キャリアと、光導波路とを含むコンパクトユニットを形成する。
【００４９】
本発明によるモジュール内の送信または受信要素と光導波路２との間の光結合は、図２を参照して、以下のテキストにおいて説明される。その中で図示されるのは、送信要素、特に、レーザダイオード８であり、レーザダイオード８はキャリア３上に配置され、接続接触４を介してプリント回路基板に接続され得る。
【００５０】
模式的に図示された波長選択素子９は、光導波路２におけるビームパス内に４５°の角度で組み入れられる。素子９は、特定の波長λ３で、光導波路内に直角に光を入射または出力する特性を有し、他方、他の波長λ１、λ２の光に対して非常に透明であるので、この光は、いわば「ループスルー（ｌｏｏｐｅｄ  ｔｈｒｏｕｇｈ）」である。従って、波長選択素子は、１つのおよび唯一の波長帯をもたらす。これは、１つのデータチャンネルと関連付けられ、各々の場合に、光導波路２の中に入射、または、光導波路から出力される。
【００５１】
レーザダイオード８の光軸Ａは、光導波路２の光軸Ｂに直交に（垂直に）走る。直角配置からの小さい許容差（１５°まで）が可能であり許容可能である。重要なのは、光が光導波路２内に効率的に入射されるか、または、光導波路から効率的に出力されることである。
【００５２】
波長選択素子９は、広範囲の構成を有し得る。例えば、波長選択素子９は特定のファイバブラッグ格子であり得、横出力を可能にする。このような格子において、２つの交差レーザにより、光導波路における屈折率の変動が生じ、これは光の波長選択屈折に至る。さらに、波長選択素子は、導波路部１内に組み込まれ、光導波路２を遮断する、波長選択ミラーであり得る。導波路選択素子は、さらに、波長選択コーティングを有する、光導波路内のノッチであってもよいし、または波長選択的であるようにコーティングされた傾斜端面を備える波長セクションであってもよい。
【００５３】
光導波路２とレーザダイオード８との間のビームパスの任意の干渉を回避するために、光導波路部１および／またはキャリア３は、各場合について、ビームパスの領域においてそれぞれの波長に対して透明であるか、またはこの領域に適切なカットアウトが提供されるように設計される。この場合、後者は光学的に透明な充填化合物で充填され得る。図２における例示的実施形態は、模式的図を示すにすぎない。
【００５４】
ここで、図３を参照すると、本発明による送信および／または受信デバイスが示されており、３つの個々のモジュール２ａ、２ｂ、２ｃ（図１ａ、１ｂを参照）は互いにプラグ接続される。個々のモジュール間は、この場合、中心ピン５を介して接続される。モジュール２ａ、２ｂ、２ｃは互いに接続され、中心ピン６１を有し得る光学コネクタ６を介して光ファイバ７に接続される。光ファイバ７において光学信号が両方向に伝送され得る。
【００５５】
個々のモジュールの光導波路２（図１ａ参照）を含む光導波路は、互いに接続されるモジュール２ａ、２ｂ、２ｃを通る。従って、複数のデータチャンネルの光学信号は、光ファイバ７を介してモジュール２ａ、２ｂ、２ｃにより受信され得、かつ／または、光学信号は、モジュールから光ファイバ７へ転送され得る。従って、任意の所望のマルチプレクサ／デマルチプレクサ構成は、そのモジュールから製造され得る。
【００５６】
図３における例示的実施形態において、右側のモジュール２ｃは送信要素を有する。この送信要素の光は、モジュール２ｃ内の波長選択フィルタによって、第１の波長λ３で光ファイバ７内に入射される。他のモジュール２ａ、２ｂの各々は受信要素を有する。この場合、第２の波長λ２の光は、モジュール２ａ、２ｂ内のそれぞれの波長選択フィルタによって、モジュール２ｂの受信要素に出力され、第３の波長λ１の光は、波長選択ベースで、モジュール２ａの受信要素に出力され得る。
【００５７】
従って、この場合、波長λ３の光学信号が光ファイバ７内に入射され、２つの波長λ１、λ２の光信号は光ファイバ７から出力され、これらの波長によって分離される。しかしながら、適切なフィルタが利用可能であるならば、モジュールの配置は変更され得る。
【００５８】
図４は、本発明のモジュールの光導波路部１を通る断面を示す。光導波路部１は、例えば、可塑物またはシリコンを含む。光導波路２は、例えば、ガラスファイバであり、これは光導波路部１の中に挿入される。しかしながら、これらのガラスファイバは、また、光学的に一体化され得る（例えば、ガラスオンシリコン）。
【００５９】
図４は、第１に、中心ピン５用の保持開口部１２を示す。さらに、導波路領域１３が模式的に図示され、１つの導波路、あるいは互いに並列する複数の導波路が存在するか、または配置される。複数の導波路が存在する場合、対応する数の送信または受信要素９がキャリア３上に設けられるか、またはアレイに配置される。
【００６０】
結論として、本発明は以下のことを提供する。
【００６１】
光学信号送信のためのモジュールは、キャリア上に取り付けられた送信または受信要素を有する。少なくとも１つの光導波路の２つの端部は、モジュールの光学入力部および光学出力部を表し、その光導波路は、送信または受信要素と関連付けられる。波長選択素子は、光導波路内に配置されるか、または形成され、光導波路内に光を入射するか、または光導波路から光を出力する。この光は、特定の光学データチャンネルに対して送信または受信要素から放射されるか、あるいは送信または受信要素により受信される。その光は、光導波路の光軸と実質的に直角に、光導波路に入射されるか、または、光導波路から出力される。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】図１ａは、本発明による、光学モジュールの模式的側面図である。
【図１ｂ】図１ｂは、図１ａに示されるモジュールの平面図である。
【図２】図２は、本発明による、モジュールにおける送信または受信要素と、光導波路との結合の模式図である。
【図３】図３は、送信および／または受信デバイスにおける、本発明による複数のモジュールのアセンブリの模式図である。
【図４】図４は、本発明によるモジュールの光導波路部を通る断面図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2004251919.tif 000004
【図２】
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【図３】
2004251919.tif 000006
【図４】
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【外国語明細書】
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