(57)【要約】【課題】部品点数が少なく、受光効率、アイソレーション特性の良好な光送受信モジュールを提供する。【解決手段】半導体レーザ１０１と、フォトダイオード１０２とＷＤＭフィルタ１０５とレンズ１０４を有し、光ファイバ１０３の先端面が光軸に対して傾いており、ＷＤＭフィルタは光ファイバの先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、光ファイバの先端面から出射された受信光をフォトダイオード側に反射又は透過させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射する送信光及び前記受光素子が受光する受信光のうち、いずれか一方又は両方の光を集光するレンズと、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に透過させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた光送受信モジュール。
【請求項２】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射する送信光及び前記受光素子が受光する受信光のうち、いずれか一方又は両方の光を集光するレンズと、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に反射させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた光送受信モジュール。
【請求項３】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に透過させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた光送受信モジュール。
【請求項４】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に反射させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた光送受信モジュール。
【請求項５】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタと、
前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタの間に配置され、前記発光素子が出射する送信光と前記受光素子が受光する受信光を集光するレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短く構成された光送受信モジュール。
【請求項６】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタと、
前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタの間に配置され、前記発光素子が出射する送信光と前記受光素子が受光する受信光を集光するレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長く構成された光送受信モジュール。
【請求項７】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタと、
前記発光素子と前記波長選択性フィルタの間、及び前記受光素子と前記波長選択性フィルタの間のうち、いずれか一方又は両方の位置に配置されたレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短く構成された光送受信モジュール。
【請求項８】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタと、
前記発光素子と前記波長選択性フィルタの間、及び前記受光素子と前記波長選択性フィルタの間のうち、いずれか一方又は両方の位置に配置されたレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長く構成された光送受信モジュール。
【請求項９】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短く構成された光送受信モジュール。
【請求項１０】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長く構成された光送受信モジュール。
【請求項１１】
前記受光素子が前記発光素子と同じ波長の光に対する感度を持たないか、又は非常に小さな感度しか持たないよう構成された請求項１から１０のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか１つに記載の前記波長選択性フィルタを第１の波長選択性フィルタとして、前記受光素子の前に、前記発光素子の出射光と同じ波長の光を阻止する第２の波長選択性フィルタが挿入されている光送受信モジュール。
【請求項１３】
前記受光素子の受光面、又は前記受光素子のパッケージに、前記発光素子の出射光と同じ波長の光を阻止する膜が形成されている請求項１から１０のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項１４】
受信光がほぼ垂直入射するよう前記第２の波長選択性フィルタの設置角度が設定されている請求項１２に記載の光送受信モジュール。
【請求項１５】
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ４５度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行である請求項１２に記載の光送受信モジュール。
【請求項１６】
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ３０度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行である請求項１２に記載の光送受信モジュール。
【請求項１７】
前記第２の波長選択性フィルタの面と、前記受光素子の受光面及び前記受光素子の実装面が平行である請求項１４から１６のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項１８】
請求項５に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項６に記載の光送受信モジュールの場合、請求項６に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項１９】
請求項６に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項５に記載の光送受信モジュールの場合、請求項５に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項２０】
請求項７に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項８に記載の光送受信モジュールの場合、請求項８に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項２１】
請求項８に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項７に記載の光送受信モジュールの場合、請求項７に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項２２】
請求項９に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項１０に記載の光送受信モジュールの場合、請求項１０に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項２３】
請求項１０に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項９に記載の光送受信モジュールの場合、請求項９に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入した光送受信モジュール。
【請求項２４】
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ６０度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行である請求項１８から２３のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項２５】
前記発光素子の発する送信光が、レンズ通過後に、前記光伝送路の先端面からモジュール内部に向かって出射される受信光のファー・フィールド・パターンにおいて強度が最大となる点と、前記光伝送路の先端面を結ぶ直線上を通って前記伝送路の先端面に入射するように、前記発光素子の光軸を前記Ｚ軸に対して垂直な方向にずらした請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項２６】
前記発光素子の発する送信光が、レンズ通過後に、前記光伝送路の先端面からモジュール内部に向かって出射される受信光のファー・フィールド・パターンにおいて強度が最大となる点と、前記光伝送路の先端面を結ぶ直線上を通って前記伝送路の先端面に入射するように、前記発光素子の光軸を前記Ｚ軸に対して所定の角度にずらした請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項２７】
前記発光素子の発する送信光の波長が前記受信光の波長より短く、前記第１の波長選択性フィルタに入射する送信光の入射角が、前記第１の波長選択性フィルタに入射する受信光の入射角よりも浅い、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項２８】
前記発光素子の発する送信光の波長が前記受信光の波長より長く、前記第１の波長選択性フィルタに入射する送信光の入射角が、前記第１の波長選択性フィルタに入射する受信光の入射角よりも深い、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項２９】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も小さい軸が、前記発光素子と前記受光素子を含む平面内にある光送受信モジュール。
【請求項３０】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記波長選択性フィルタの面に、ほぼ平行である光送受信モジュール。
【請求項３１】
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記第１の波長選択性フィルタの面にほぼ平行である請求項２７又は２８に記載の光送受信モジュール。
【請求項３２】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記発光素子の発する送信光を透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も小さい軸が、前記波長選択性フィルタの面にほぼ平行である光送受信モジュール。
【請求項３３】
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記発光素子の発する送信光を前記光伝送路の先端面の方向に反射する波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記第１の波長選択性フィルタの面にほぼ平行である光送受信モジュール。
【請求項３４】
前記受光素子が前記発光素子と同じ波長の光に対する感度を持たないか、非常に小さな感度しか持たないか、又は、前記受光素子の前に、前記発光素子と同じ波長の光を阻止する前記第２の波長選択性フィルタが挿入されているか、又は、前記受光素子又は前記受光素子のパッケージに、前記発光素子と同じ波長の光を阻止する膜が形成されている請求項３２又は３３に記載の光送受信モジュール。
【請求項３５】
前記光伝送路が光ファイバであって、前記レンズが、前記光ファイバ端面を平面以外の形状に変形させたものである請求項１、２、５、６、１１から２８のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項３６】
請求項１から３５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、発光素子と受光素子を一体に集積した光送受信モジュール及び光送受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光送受信モジュールとしては下記の特許文献１に記載されたものが知られている。図１３はその構成を示し、従来の光送受信モジュールは、１つの筐体ブロック２０を有し、この筐体ブロック２０に対してＬＤ（レーザダイオード）６と、レンズ７を支持するレンズホルダ８と、第１の分波フィルタ５と、伝送路側のレンズ１３を支持するレンズホルダ１４と、光ファイバ１２とが同軸に取付けられている。また、この光軸と平行に筐体ブロック２０に対して受光用の第２の分波フィルタ１５と、レンズ１０を支持するレンズホルダ１１と、ＰＤ（フォトダイオード）９とが同軸に取付けられている。第１及び第２の分波フィルタ５、１５は共に波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射する分波特性を有する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−６４６７３号公報
【０００４】
このように構成された光送受信モジュールによれば、第１の分波フィルタ５と第２の分波フィルタ１５が共に波長λ１の光を透過し、波長λ２の光を反射する分波特性を有するので、ＬＤ６の送信光（波長λ１）の一部が第１の分波フィルタ５により反射され、筐体ブロック２０内で反射されて第２の分波フィルタ１５に到達しても、この光は第２の分波フィルタ１５を透過するため、良好なアイソレーション特性が得られる。
【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では、位置合わせに高い精度を要する３つのコリメータレンズ７、１０、１３が使われているため、部品点数、工数が共に多く、製造コストが高いという問題があった。このコリメータレンズ７、１０、１３は、第１及び第２の分波フィルタ５、１５へ入射する光をほぼ平行光とし、入射角のずれによって生じる不要透過光を抑えて、ＰＤ受光効率及びアイソレーション特性の劣化を防止するためのものである。
【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、部品点数及び工数が少なく、かつ受光効率及びアイソレーション特性のよい光送受信モジュール及び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】
請求項１の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射する送信光及び前記受光素子が受光する受信光のうち、いずれか一方又は両方の光を集光するレンズと、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に透過させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた構成とした。
請求項２の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記発光素子が出射する送信光及び前記受光素子が受光する受信光のうち、いずれか一方又は両方の光を集光するレンズと、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に反射させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた構成とした。
請求項１、２の構成によれば、従来よりもレンズ、フィルタの数を削減でき、部品コスト、調整工数を削減できると同時に、レンズ削減によって生じる受光効率、アイソレーションの劣化が抑えられ、良好な特性の光送受信モジュールが得られる。
【０００８】
請求項３の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に透過させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた構成とした。
請求項４の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の光軸の延長線及び前記発光素子の光軸に対して傾いて配置され、前記発光素子の出射する送信光を前記光伝送路側に反射させるとともに、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタとを、
備えた構成とした。
請求項１、２の発明のように光路中にレンズが挿入されている場合は、受光素子出射光のファイバへの結合効率低下を容認すれば、受信光に対するレンズの倍率を１以上とすることで、波長選択性フィルタ入射時の、広がり角周辺部と中央部の入射角差を小さくし、これによってアイソレーション、受光効率の低下を抑えることはある程度可能であるが、レンズがない場合にはこれができない。請求項３、４の構成によれば、レンズが無くても、受信光の広がり角周辺部と中央部の波長分離特性の差を小さくすることが可能であり、レンズが無く、フィルタの数が少なく、部品コスト、調整工数の少ない、良好な特性の光送受信モジュールが得られる。
【０００９】
請求項５の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタと、
前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタの間に配置され、前記発光素子が出射する送信光と前記受光素子が受光する受信光を集光するレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が深くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い短波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１０】
請求項６の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタと、
前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタの間に配置され、前記発光素子が出射する送信光と前記受光素子が受光する受信光を集光するレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が浅くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い長波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１１】
請求項７の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択特性を有する波長選択性フィルタと、
前記発光素子と前記波長選択性フィルタの間、及び前記受光素子と前記波長選択性フィルタの間のうち、いずれか一方又は両方の位置に配置されたレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が深くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い短波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１２】
請求項８の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタと、
前記発光素子と前記波長選択性フィルタの間、及び前記受光素子と前記波長選択性フィルタの間のうち、いずれか一方又は両方の位置に配置されたレンズとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が浅くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い長波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１３】
請求項９の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが同じ方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より短い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が深くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い短波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１４】
請求項１０の発明は上記目的を達成するために、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記光伝送路の光軸の延長線のＺ軸に対して、前記光伝送路の先端面と前記波長選択性フィルタが逆方向に傾いており、
前記発光素子の波長が受信光の波長より長い構成とした。
この構成によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が浅くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い長波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
【００１５】
請求項１１の発明は、請求項１から１０のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記受光素子が前記発光素子と同じ波長の光に対する感度を持たないか、又は非常に小さな感度しか持たないよう構成されている。
この構成により、伝送路の接続点や、前記光送受信モジュールの光入出端における反射戻り光が、前述のようなエッジのシフトによって、誤って受光素子側へ送出されるのを防ぎ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００１６】
請求項１２の発明は、請求項１から１０のいずれか１つに記載の前記波長選択性フィルタを第１の波長選択性フィルタとして、前記受光素子の前に、前記発光素子の出射光と同じ波長の光を阻止する第２の波長選択性フィルタが挿入されるよう構成されている。
この構成により、伝送路の接続点や、前記光送受信モジュールの光入出端における反射戻り光が、前述のようなエッジのシフトによって、誤って受光素子側へ送出されるのを防ぎ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００１７】
請求項１３の発明は、請求項１から１０のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記受光素子の受光面、又は前記受光素子のパッケージに、前記発光素子の出射光と同じ波長の光を阻止する膜が形成されるよう構成されている。
この構成により、伝送路の接続点や、前記光送受信モジュールの光入出端における反射戻り光が、前述のようなエッジのシフトによって、誤って受光素子側へ送出されるのを防ぎ、アイソレーション特性を改善することができる。
【００１８】
請求項１４の発明は、請求項１２に記載の光送受信モジュールにおいて、
受信光がほぼ垂直に入射するよう前記第２の波長選択性フィルタの設置角度が設定されている。
この構成により、受信光の入射角ばらつきによる阻止値の劣化が小さくなり、アイソレーション特性を改善することができる。
【００１９】
請求項１５の発明は、請求項１２に記載の光送受信モジュールにおいて、
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ４５度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行であるよう構成されている。
この構成により、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、受信光の第１の波長選択性フィルタの入射角と第２の波長選択性フィルタの入射角がどちらも汎用品の波長選択性フィルタの入射角として一般的な４５度とほぼ一致するため、フィルタのコストを低減することができる。
【００２０】
請求項１６の発明は、請求項１２に記載の光送受信モジュールにおいて、
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ３０度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行であるよう構成されている。
この構成により、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、受信光の第１の波長選択性フィルタの入射角と第２の波長選択性フィルタの入射角がどちらも汎用品の波長選択性フィルタの入射角として一般的な３０度とほぼ一致するため、フィルタのコストを低減することができる。入射角３０度の波長選択性フィルタは、入射角４５度の波長選択性フィルタよりも汎用性の点では若干劣るが、入射角が浅いため、波長分離特性の偏光依存性が小さく、受信光の広がり角内における波長選択性フィルタに対する入射角ばらつきも小さい。このため、受信光の広がり角全体にわたって良好な波長分離特性が得られやすい。また、発光素子と受光素子を、第１の波長選択性フィルタを挟んで９０度より浅い角度で配置することが可能なので、発光素子と受光素子の間隔を、モジュール幅を広げずに長く取ることができ、アイソレーション特性を向上させることができる。
【００２１】
請求項１７の発明は、請求項１４から１６のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記第２の波長選択性フィルタの面と、前記受光素子の受光面及び前記受光素子の実装面が平行であるよう構成されている。
この構成により、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、第２の波長選択性フィルタを前記受光素子に貼り付けるなど、さらに容易な固定方法も可能となる。
【００２２】
請求項１８の発明は、請求項５に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項６に記載の光送受信モジュールの場合、請求項６に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２３】
請求項１９の発明は、請求項６に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項５に記載の光送受信モジュールの場合、請求項５に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２４】
請求項２０の発明は、請求項７に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項８に記載の光送受信モジュールの場合、請求項８に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２５】
請求項２１の発明は、請求項８に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項７に記載の光送受信モジュールの場合、請求項７に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２６】
請求項２２の発明は、請求項９に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項１０に記載の光送受信モジュールの場合、請求項１０に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２７】
請求項２３の発明は、請求項１０に記載の光送受信モジュールにおいて、
通信相手が請求項９に記載の光送受信モジュールの場合、請求項９に記載の波長選択性フィルタと同じ特性のフィルタを第２の波長選択性フィルタとして前記受光素子の前に挿入したものである。
この構成により、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
【００２８】
請求項２４の発明は、請求項１８から２３のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記Ｚ軸と前記第１の波長選択性フィルタの面のなす角がほぼ６０度であり、前記Ｚ軸と前記第２の波長選択性フィルタの面が平行であるようにしたものである。
この構成により、対向モジュールにおける受信光の第１の波長選択性フィルタ入射角が、本光送受信モジュールにおける受信光の第２の波長選択性フィルタ入射角とほぼ一致するようになり、第２の波長選択性フィルタの波長分離特性が増すか、又はフィルタのエッジ幅の許容値が増え、フィルタのコストが低減される。
【００２９】
請求項２５の発明は、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記発光素子の発する送信光が、レンズ通過後に、前記光伝送路の先端面からモジュール内部に向かって出射される受信光のファー・フィールド・パターンにおいて強度が最大となる点と、前記光伝送路の先端面を結ぶ直線上を通って前記伝送路の先端面に入射するように、前記発光素子の光軸を前記Ｚ軸に対して垂直な方向にずらしたものである。
この構成により、発光素子の発する送信光がレンズに入射する位置がレンズの光軸からずれ、光伝送路に斜入射するようになる。この斜入射の角度を上記のように最適化することで、発光素子の発する送信光を、より高い結合効率で光伝送路に結合することが可能となる。
【００３０】
請求項２６の発明は、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記発光素子の発する送信光が、レンズ通過後に、前記光伝送路の先端面からモジュール内部に向かって出射される受信光のファー・フィールド・パターンにおいて強度が最大となる点と、前記光伝送路の先端面を結ぶ直線上を通って前記伝送路の先端面に入射するように、前記発光素子の光軸を前記Ｚ軸に対して所定の角度にずらしたものである。
この構成により、発光素子の発する送信光がレンズに入射する位置がレンズの光軸からずれ、光伝送路に斜入射するようになる。この斜入射の角度を上記のように最適化することで、発光素子の発する送信光を、より高い結合効率で光伝送路に結合することが可能となる。
【００３１】
請求項２７の発明は、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記発光素子の発する送信光の波長が前記受信光の波長より短く、前記第１の波長選択性フィルタに入射する送信光の入射角が、前記第１の波長選択性フィルタに入射する受信光の入射角よりも浅くしたものである。
この構成により、発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、受信光に対するエッジに対して、相対的に長波長側、すなわち発光素子の発する送信光の波長から遠い方向にシフトすることになり、第１の波長選択性フィルタが発光素子の発する送信光を所望の方向により送出しやすくなるため、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加し、また、フィルタのエッジ波長最適化により受信光のアイソレーション特性も改善させることができる。
【００３２】
請求項２８の発明は、請求項１から２４のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記発光素子の発する送信光の波長が前記受信光の波長より長く、前記第１の波長選択性フィルタに入射する送信光の入射角が、前記第１の波長選択性フィルタに入射する受信光の入射角よりも深くしたものである。
この構成により、発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、受信光に対するエッジに対して、相対的に短波長側、すなわち発光素子の発する送信光の波長から遠い方向にシフトすることになり、第１の波長選択性フィルタが発光素子の発する送信光を所望の方向により送出しやすくなるため、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加し、また、フィルタのエッジ波長最適化により受信光のアイソレーション特性も改善させることができる。
【００３３】
請求項２９の発明は、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も小さい軸が、前記発光素子と前記受光素子を含む平面内にある構成とした。
この構成によれば、発光素子の広がり角の小さい方向に受光素子が配置されるようになるため、発光素子から直接、受光素子に入射する光量が減少し、アイソレーション特性が向上する。
【００３４】
請求項３０の発明は、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記光伝送路の先端面から出射された受信光を前記受光素子側に反射又は透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記波長選択性フィルタの面に、ほぼ平行である構成とした。
この構成によれば、発光素子の発する送信光の広がり角内において、各部分の第１の波長選択性フィルタに対する入射角の差異が小さくなるため、誤った方向に反射又は透過される光量が減り、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加する。
【００３５】
請求項３１の発明は、請求項２７又は２８に記載の光送受信モジュールにおいて、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記第１の波長選択性フィルタの面にほぼ平行である構成とした。
請求項２７又は２８に記載の光送受信モジュールは、第１の波長選択性フィルタに対する入射角が大きくなる場合があり、このときは、発光素子の発する送信光の広がり角内において、各部分の第１の波長選択性フィルタに対する入射角の差異が大きくなるが、請求項３１の構成によれば、前記差異をより小さくすることができる。結果として、誤った方向に反射又は透過される光量が減り、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加する。
【００３６】
請求項３２の発明は、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記発光素子の発する送信光を透過させる波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も小さい軸が、前記波長選択性フィルタの面にほぼ平行である構成とした。
この構成によれば、発光素子の発する送信光は、第１の波長選択性フィルタにＰ波として入射することになり、透過率が増すため、光伝送路への結合効率が増す。同時に、前記発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、発光素子の波長から遠い方へシフトするため、第１の波長選択性フィルタのエッジ幅をより広くしても、送受信光の波長分離が正しく行われるようになるので、第１の波長選択性フィルタのコスト低減につながる同フィルタの層数削減が可能となる。
【００３７】
請求項３３の発明は、
先端面が光軸に対して斜めに形成された光伝送路と、
前記光伝送路の先端面から出射された受信光を受光するための受光素子と、
送信光を出射する発光素子と、
前記光伝送路の先端面の角度及び光軸に対して傾いて設けられ、前記発光素子の発する送信光を前記光伝送路の先端面の方向に反射する波長選択性フィルタとを備え、
前記発光素子の発する送信光の広がり角が、前記発光素子の光軸に対して垂直で、かつ互いに直交する２軸間で異なり、前記２軸が、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸と、最も小さい軸である場合に、前記発光素子の発する送信光の広がり角が最も大きい軸が、前記第１の波長選択性フィルタの面にほぼ平行である構成とした。
この構成によれば、発光素子の発する送信光は、第１の波長選択性フィルタにＳ波として入射することになり、反射率が増すため、光伝送路への結合効率が増す。同時に、発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、発光素子の波長から遠い方へシフトするため、第１の波長選択性フィルタのエッジ幅をより広くしても、送受信光の波長分離が正しく行われるようになるので、第１の波長選択性フィルタのコスト低減につながる同フィルタの層数削減が可能となる。
【００３８】
請求項３４の発明は、請求項３２又は３３に記載の光送受信モジュールにおいて、
前記受光素子が前記発光素子と同じ波長の光に対する感度を持たないか、非常に小さな感度しか持たないか、又は、前記受光素子の前に、前記発光素子と同じ波長の光を阻止する前記第２の波長選択性フィルタが挿入されているか、又は、前記受光素子又は前記受光素子のパッケージに、前記発光素子と同じ波長の光を阻止する膜が形成される構成とした。
請求項３２又は３３に記載の光送受信モジュールでは、第１の波長選択性フィルタのエッジを広く取ってコストを下げた場合、発光素子の光伝送路に対する結合効率は低下しないが、受信光のアイソレーション特性は劣化する。しかし、請求項３４の構成によれば、このアイソレーション特性の劣化を抑えることができる。
【００３９】
請求項３５の発明は、請求項１、２、５、６、１１から２８のいずれか１つに記載の光送受信モジュールにおいて、
前記光伝送路が光ファイバであって、前記レンズが、前記光ファイバ端面を平面以外の形状に変形させたものである。
光ファイバは、市販されている先端加工ファイバでよく、これを用いることで、比較的安価に高集積化が図られる。同時に、通常のボールレンズ、非球面レンズより収差の大きい前記のようなファイバ先端のレンズによって、受信光の広がり角内における波長選択性フィルタに対する入射角ばらつきが増しても、請求項３５の構成によれば、この影響による波長分離特性の劣化及びこの結果生じるアイソレーション特性の劣化を防止することができる。
【００４０】
請求項３６の発明は、請求項１から３５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である。
上記構成により、部品点数が少なく、かつ受光効率及びアイソレーション特性の良好な光送受信装置を実現することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態における光送受信モジュールの構成を図１に示す。図１において、半導体レーザ１０１は波長が１．３１μｍの近傍にあり、フォトダイオード１０２は少なくとも１．５５μｍ近傍の波長に対して感度を持つ。半導体レーザ１０１の光路にはＷＤＭフィルタ１０５と、集光用のボールレンズ（以下単にレンズと示すこともある）１０４と光ファイバ１０３が配置されている。光ファイバ１０３は先端面が斜めに研磨されている。
【００４２】
ＷＤＭフィルタ１０５はガラス基板などに誘電体多層膜を積層して構成され、半導体レーザ１０１の光軸及び、光ファイバ１０３内の光軸の延長線に対し角度θｗ（不図示）で交わるように配置されている。ここで、θｗは約３０度とする。半導体レーザ１０１の出射光は、ＷＤＭフィルタ１０５、レンズ１０４を通過した後、光ファイバ１０３に結合する。光ファイバ１０３の出射光は、レンズ１０４通過後、ＷＤＭフィルタ１０５において反射され、フォトダイオード１０２の受光面に至る。
【００４３】
ところで、ＷＤＭフィルタ１０５は、入射角が変化すると膜内の実効屈折率が変化するため、透過波長範囲、阻止波長範囲がそれぞれシフトする。シフト方向は、入射角が浅い方向に変化した場合は長波長方向、入射角が深い方向へ変化した場合は短波長方向である。
【００４４】
一方、光ファイバ１０３の先端面は傾斜角θｅ＝８度（ｄｅｇ）で平面研磨され、光ファイバ１０３の出射光の進行方向は、図１における光線Ａのようにファイバコアと空気の境界において、θｆ＝約３．８度変化する。この光の進行方向は、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向により異なる。また、光ファイバ１０３の出射光は一定の広がり角を持っている。これらにより、ＷＤＭフィルタ１０５に対する入射角は、光ファイバ１０３の回転、広がり角内に占める位置によって変化する。このような入射角変化が生じると、ＷＤＭフィルタ１０５の特性に前述のような変化が起こり、正常な波長分離ができなくなる可能性がある。
【００４５】
従来の構成では、レンズを３個を用いて平行光を作り、送信光、受信光それぞれが平行光となっている位置に１枚ずつフィルタを挿入することで、入射角依存性の影響を除去していた。しかし、本実施例の構成では部品コスト、調整工数削減のため、レンズをただ１個としているため、前述のような手段は用いることができない。この問題を解決して十分な波長分離特性を得るために、本実施例では、光ファイバ１０３の端面の傾斜方向をコントロールしている。その詳細を以下に示す。
【００４６】
図１における光線Ａは、光ファイバ１０３の出射光の広がり角のほぼ中心に位置し、光ファイバ１０３の先端面のコア中心及び出射光のファー・フィールド・パターンにおいて強度がピークとなる点を横切る光線である。光線Ａは、光ファイバ１０３内における光軸の延長線に対しθｆずれている。このθｆは、一般的な１．３μｍ用シングルモードファイバでは約３．８度である。また、光ファイバ１０３の出射光の広がり角の中で、フォトダイオード１０２に結合させたい最低光量が含まれるコーンアングルをγｒとする。コーンアングルγｒ内に含まれる光線のうち、図１において、方向ベクトルのＹ座標の値が最大となる光線を光線Ｂとし、Ｙ座標の値が最小となる光線を光線Ｃとすると、それぞれの光線がＷＤＭフィルタ１０５に入射する角度θｒは、光線Ｂが最も大きく、光線Ｃが最も小さい。
【００４７】
なお、最低光量は、光ファイバ１０３の出射光全光量をＰａｌｌ、光モジュールに必要とされる受光感度をＲｍｏｄ、フォトダイオード１０２の受光感度Ｒｐｄ、ＷＤＭフィルタ１０５の反射率をｒｆｉｌｔｅｒとしたときの、
Ｐａｌｌ×Ｒｍｏｄ／Ｒｐｄ／ｒｆｉｌｔｅｒ  …（１）
にあたる。ただし、光線ＢのようにＷＤＭフィルタ１０５の波長特性が短波側にずれる光線については、コーンアングルγｒ外でもフォトダイオード１０２に結合される可能性があるため、実際にフォトダイオード１０２に結合される光は最低光量よりも若干多くなる。したがって、コーンアングルγｒ内の光が全てフォトダイオード１０２に結合されるよう構成すれば、少なくともＲｍｏｄ以上の受光感度を持つ光モジュールが得られる。
【００４８】
一方、図２のように、ＷＤＭフィルタ１０５の透過波長領域と阻止波長領域の間に当たるエッジ領域は、前述のように、入射角が深くなると短波長側へ、入射角が浅くなると長波長側へシフトする。このため、光線Ａ、光線Ｂ、光線ＣそれぞれについてのＷＤＭフィルタ１０５の透過特性は図２のように、それぞれ異なったものになる。図２上段が光ファイバ１０３の端面傾斜方向が図１と同じ場合、下段が光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向が図１と逆の場合（図４、図６、図７参照）である。光ファイバ１０３の先端面をコントロールしない場合には、図２上段又は図２下段又は図２上段と図２下段の中間的な特性のいずれかとなる。
【００４９】
ここで、まず、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向をコントロールしない場合を考える。この場合は、受信光の波長が領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の重なる領域の中になければ、受信光の一部がＷＤＭフィルタ１０５を透過して受光効率が劣化する可能性があり、送信光の波長が領域Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４の重なる領域の中になければ、光モジュール外部の伝送路又は光モジュールの入出力光コネクタにおいて反射して戻ってくる送信光（反射戻り光）の一部がＷＤＭフィルタ１０５において反射されてフォトダイオード１０２に入り、アイソレーション特性が劣化する可能性がある。このため、受信光の波長は領域Ｒ４内に、送信光の波長は領域Ｔ４内に入るようにしなければならない。
【００５０】
これを実現するには、エッジ領域の幅△λｅと、光ファイバ１０３を０〜３６０度回転させて得られる光線Ａ〜Ｃの波長特性のうち、最も短波長側にシフトしたものと最も長波長側にシフトしたもののエッジ領域のシフト量の差△λｓとの和である△λｅ＋△λｓが送受信光の波長差の最低値△λｓｅｐよりも小さい必要がある。△λｅ、△λｓ、△λｓｅｐは、一般的には以下のような値となる。
【００５１】
まず、エッジ領域の幅△λｅはＷＤＭフィルタ１０５の膜の層数に依存するが、一般的には５０ｎｍ〜１００ｎｍ程度である。次に、差△λｓを求めるために、ＷＤＭフィルタ１０５において正確に波長分離しなければならない光（Ｌ１とする）のＷＤＭフィルタ１０５への入射角範囲を求める。送受信モジュール全体に要求される受光感度Ｒｍｏｄは、光モジュールを実装する装置の仕様にもよるが、一般的に０．５〜１．０Ａ／Ｗ程度である。ここではＲｍｏｄは０．７Ａ／Ｗとする。通常、フォトダイオード１０２単体の受光感度は０．９Ａ／Ｗ程度、ＷＤＭフィルタ１０５の阻止域における反射率は９９％程度であるので、式（１）の×Ｒｍｏｄ／Ｒｐｄ／ｒｆｉｌｔｅｒは０．７８程度となり、光ファイバ１０３の出力光のうち、約７８％がフォトダイオード１０２に入射すればよいことになる。
【００５２】
光ファイバ１０３の出力光の強度分布がガウス分布に従うとすると、全光量の７８％が入るコーンアングルγｒは約４．４度弱である。光ファイバ１０３の先端面における光の進行方向のずれ角θｆは約３．８度であるので、正確な波長分離を必要とする、コーンアングルγｒ内の光Ｌ１が光ファイバ１０３内の光軸の延長線となす角θｌｅｎｓ＿ｉｎの最大値は、（γｒ＋θｆ）となる。
【００５３】
ここで、レンズ１０４の横倍率を１とすると、レンズ１０４を通過後のＬ１が前記延長線となす角θｌｅｎｓ＿ｏｕｔは、ほぼθｌｅｎｓ＿ｉｎと等しくなり、光Ｌ１のＷＤＭフィルタ１０５への入射角範囲は、およそ
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となる。なお、ファイバ結合効率を高めるため、レンズ系の倍率は１とせず、半導体レーザ１０１の横倍率Ｍｌｄを、ファイバ端の横倍率Ｍｆよりも若干大きく取ることも多く、この場合には、θｌｅｎｓ＿ｏｕｔ＞θｌｅｎｓ＿ｉｎとなり、光Ｌ１のＷＤＭフィルタ１０５への入射角範囲は若干広くなる。
【００５４】
△λｓは、ＷＤＭフィルタ１０５への入射角範囲に、フィルタ入射角変化に対するエッジのシフト量ｄλｅ／ｄθｗをかければ求められる。ｄλｅ／ｄθｗはθｗに依存し、θｗが０付近で最も小さく、θｗが９０度に近づくほど大きくなるが、θｗが３０度近傍では１０ｎｍ／ｄｅｇ程度である。したがって、レンズ１０４の倍率を１とすると、△λｓは
（γｒ＋θｆ）×２×（ｄλｅ／ｄθｗ）＝１６４ｎｍ
程度である。最後に△λｓｅｐであるが、この値は一般的に１４０ｎｍ程度である。通常、送信光波長は１．２６μｍ〜１．３６μｍ、受信光は１．５０μｍ〜１．６０μｍと決められているためである。
【００５５】
以上より、
△λｅ＋△λｓ＝２１４ｎｍ〜２６４ｎｍ、
△λｓｅｐ＝１４０ｎｍ
となり、（△λｅ＋△λｓ）＜△λｓｅｐとはならないことがわかる。さらに、△λｓは単独でも△λｓｅｐを超えていることから、エッジをどんなに急峻としても、（△λｅ＋△λｓ）＜△λｓｅｐとなるようなＷＤＭフィルタ１０５は作成することができないことがわかる。△λｓは、ＷＤＭフィルタ１０５に光線がほぼ垂直入射するようにしたり、ＷＤＭフィルタ１０５周囲の屈折率を下げるなどすれば、より小さくすることが可能であるが、前者については、フォトダイオード１０２の設置場所が確保できないという問題があり、後者については、空気に対して十分低い屈折率を持つ物質が存在しないという問題があり、やはり、実際には実現不可能であるといえる。
【００５６】
＜構成１＞
この問題を解消するために、本実施例では、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向を、例えば図１と同じ方向にコントロールしている。この場合は、受信光の波長は図２の領域Ｒ２内に、送信光の波長は領域Ｔ２内に入るようにすればよい。したがって、△λｅは、△λｅと、光ファイバ１０３を図１の位置に固定したときの光線Ａ〜Ｃの波長特性のうち、最も短波長側にシフトしたものと最も長波長側にシフトしたもののエッジ領域のシフト量の差△λｓ＿ｆｉｘとの和である△λｅ＋△λｓ＿ｆｉｘが送受信光の波長差の最低値△λｓｅｐよりも小さくなるよう設定すればよい。
【００５７】
レンズ１０４の倍率が１のとき、
2004252371.tif 000004
となり、△λｓｅｐ＝１４０ｎｍを考慮すると、△λｅは５２ｎｍまで許容される。このようなＷＤＭフィルタ１０５の設計は十分可能である。以上に述べた構成を、以下、構成１と呼ぶ。
【００５８】
＜構成２＞
また、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向を、図１に対して逆の方向（図４、図６、図７参照）にしてもよい。この場合は、受信光の波長は図２の領域Ｒ３内に、送信光の波長は領域Ｔ３内に入るようにすればよい。ＷＤＭフィルタ１０５に対する入射角が、先端面の傾斜方向が逆の場合に比べて全体に小さくなるため、入射角変化によるエッジシフト（ｄλｅ／ｄθｗ）が若干緩やかになり、同じ層数のフィルタでは、領域Ｒ３と領域Ｔ３の隔たりは、領域Ｒ２と領域Ｔ２の隔たりより若干狭くすることができる。これにより、△λｅの許容値が大きくなり、ＷＤＭフィルタ１０５の設計はより容易になる。以上に述べた構成を、以下、構成２と呼ぶ。
【００５９】
＜構成３＞
また、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向を、上記いずれとも異なる、あらかじめ定めた方向としてもよい。この場合は、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向を所定の方向としたときの光線Ａ〜光線Ｃまでを全て阻止する領域内に受信光の波長が入り、光線Ａ〜光線Ｃまでを全て透過する領域内に送信光の波長が入るようにすればよい。この構成における△λｅは構成１と構成２の中間的な値となる。以上に述べた構成を、以下、構成３と呼ぶ。
【００６０】
＜構成４＞
また、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向は完全に一方向に絞らず、±９０度などの誤差を許容するようにしてもよい。この構成における△λｅは構成１、構成２より若干狭くなり、ＷＤＭフィルタ１０５の要求精度は増すが、光ファイバ１０３の先端面の調整トレランスが広くなり、調整時間が短縮できるか、又は、機構的な位置決めのみで固定が可能となる。なお、必要とされる光モジュールの受光効率がさらに低くてもよい場合、△λｅはもっと広くできる。以上に述べた構成を、以下、構成４と呼ぶ。
【００６１】
＜構成５＞
さらに、フォトダイオード１０２の受光効率に波長選択性を持たせて半導体レーザ１０１の光を受光しないようにした上で、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向を図１と同じ方向とすると、△λｅをさらに広くでき、ＷＤＭフィルタ１０５の要求性能を緩和することができる。
【００６２】
この場合には、受信光の波長は図２の領域Ｒ２内に、送信光の波長は領域Ｔ１内に入るようにする。伝送路や光モジュールのコネクタにおける反射戻り光は、一部、ＷＤＭフィルタ１０５において反射してフォトダイオード１０２に入射するが、この光は、フォトダイオード１０２の波長選択性によって受信信号として認識されない。この構成によれば、△λｅは、領域Ｒ２の最小波長と入射角が３０度のときの透過領域の最小波長の差△λｓ＿ｍｉｎと、△λｅとの和△λｓ＿ｍｉｎ＋△λｅが送受信光の波長差の最小値△λｓｅｐ＝１４０ｎｍより小さくなるよう設定すればよい。
【００６３】
レンズ１０４の倍率が１のとき、
2004252371.tif 000005
であるので、エッジ領域の幅△λｅは１３４ｎｍ程度と大幅に広くなり、ＷＤＭフィルタ１０５の設計が格段に容易になる。また、エッジ領域の幅をこれより狭くしておけば、ＷＤＭフィルタ１０５の実装角度精度を緩和することができる。以上に述べた構成を、以下、構成５と呼ぶ。
【００６４】
＜構成６＞
なお、フォトダイオード１０２の受光効率に波長選択性を持たせる代わりに、図１において破線で示すように、フォトダイオード１０２の前に送信光を阻止する第２のフィルタ１０８を挿入してもよい。以上に述べた構成を、以下、構成６と呼ぶ。第２のフィルタ１０８は、光線Ａがほぼ垂直入射する角度に設置し、コーンアングルγｒ内の光の第２のフィルタ１０８への入射角範囲において、送信波長範囲内の光を全て阻止するよう設計されていることが望ましい。第２のフィルタ１０８をこの位置に置くことで、入射角の変化に対する第２のフィルタ１０８の透過領域のシフト量が小さくなり、光ファイバ１０３の出射光の広がり角周辺部の光が第２のフィルタ１０８において誤って透過又は反射されにくくなる。
【００６５】
＜対向モジュールとの関係＞
なお、さらに材料コストを下げ、実装を容易にしたいときには、以下のような構成とするのがよい。第２のフィルタ１０８は、本実施例における光モジュールとほぼ同じ構造を持つ対向モジュール、すなわち、本実施例における光モジュールへ信号を送出し、本実施例における光モジュールの出力信号を受信する相手先光モジュールに使用されるＷＤＭフィルタ１０５と同じものとし、また、第２のフィルタ１０８の実装角度は、光ファイバ１０３内の光軸の延長線及び半導体レーザ１０１の光軸に対して平行で、ＷＤＭフィルタ１０５となす角がほぼ６０度となる位置であり、かつ、フォトダイオード１０２の受光面及び実装面と平行となる位置とする。
【００６６】
本実施例における光モジュール、対向モジュールとも、ＷＤＭフィルタ１０５がもともと光ファイバ１０３内の光軸及び半導体レーザ１０１の光軸に対して６０度となるよう設置されているので、第２のフィルタ１０８の実装角度を上記のようにすると、ＷＤＭフィルタ１０５に対する受信光の入射角と、ＷＤＭフィルタ１０５を反射した後に第２のフィルタ１０８に入射する受信光の入射角が、どちらもほぼ３０度となる。対向モジュールのＷＤＭフィルタ１０５はもともと本実施例における光モジュールのＷＤＭフィルタ１０５に対して透過域、反射域が逆になるよう設計されたものなので、これを本実施例における光モジュールにおける第２のフィルタ１０８として使用すれば、本実施例における光モジュールの送信光を阻止することができる。
【００６７】
この構成によると、ＷＤＭフィルタ１０５が対向モジュール間で共用でき、新たなフィルタの設計が不要となる。また、第２のフィルタ１０８の実装角度をフォトダイオード１０２の受光面、実装面の角度と一致させたことで、フォトダイオード１０２又はフォトダイオード１０２の筐体表面に直接、第２のフィルタ１０８を貼り付けたり、フォトダイオード１０２又はフォトダイオード１０２の筐体に第２のフィルタ１０８の膜を形成するなどが可能となり、特殊な支持機構が不要となる。なお、ここでは、ＷＤＭフィルタ１０５が、光ファイバ１０３内の光軸の延長線及び半導体レーザ１０１の光軸に対して３０度である場合について述べたが、これを４５度とし、ＷＤＭフィルタ１０５と第２のフィルタ１０８とのなす角を４５度としても同様の効果が得られる。
【００６８】
また、上記構成では、本実施例における光モジュールを図３のようにし、対向モジュールを図４のようにするなど、ＷＤＭフィルタ１０５に対する光ファイバ１０３の端面の傾斜方向は、両対向機間で逆とした方がよい。これは以下の理由による。本実施例における光モジュールを図３のようにし、対向モジュールを図４のようにすると、受信光１０７の光線ＡがＷＤＭフィルタ１０５に入る入射角は、対向モジュールでは（３０−α）度、本実施例における光モジュールでは（３０＋α）度となっている。ここでαは正の定数である。
【００６９】
ＷＤＭフィルタ１０５と第２のフィルタ１０８のなす角は６０度なので、本実施例における光モジュールの受信光がＷＤＭフィルタ１０５において反射後、第２のフィルタ１０８に入る入射角は（３０−α）度となり、対向モジュールにおけるＷＤＭフィルタ１０５の入射角と一致する。対向機搭載の光モジュールに使用されているＷＤＭフィルタ１０５は、光線Ａの入射角が（３０＋α）度であるときに送受信光を適切に波長分離できるよう設計されているため、これを本実施例における光モジュールの第２のフィルタ１０８として使用すれば、さらに受信光の透過率を上げ、反射戻り光の阻止率を上げることができる。
なお、ここまでは、送信光が短波長、受信光が長波長であって、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を透過し、受信光を反射させる光モジュールについて主に述べてきたが、以下に、これとは異なるタイプのモジュールを含め、最適な構成をまとめて示す。
【００７０】
（１）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性がなく、かつ、フォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８の挿入がなく、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を透過し、受信光を反射させる光モジュールについては、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向が所定の位置に来たときに光線Ａ〜Ｃの阻止域の重なる部分に受信光波長が入り、また、光線Ａ〜Ｃの透過域の重なる部分に送信光波長が入るようにすればよい。これにより△λｅを前記の構成１から構成３と同程度まで広くすることができる。
【００７１】
（２）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性があるか、又は、フォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８が挿入されており、送信光が短波長、受信光が長波長であって、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を透過し、受信光を反射させる光モジュールについては、図３の構成が望ましい。この構成では光ファイバ１０３に斜め研磨がない場合に比べて、ＷＤＭフィルタ１０５に対する受信光１０７の入射角が深くなり、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジは短波長側、すなわち、ＷＤＭフィルタ１０５の透過域側にシフトする。
【００７２】
これにより、受信光１０７の広がり角内でＷＤＭフィルタ１０５において反射される範囲の光の割合が増える反面、反射戻り光の一部も誤って反射されるようになるが、これによるアイソレーション特性の劣化を、フォトダイオード１０２の波長選択性又はフォトダイオード１０２の前に挿入された第２のフィルタ１０８により阻止することができ、△λｅを上記の構成５から構成６と同程度まで広くすることができる。
【００７３】
（３）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性があるか、又は、フォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８が挿入されており、送信光が長波長、受信光が短波長であって、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を透過し、受信光を反射させる光モジュールについては、図４の構成が望ましい。この構成では光ファイバ１０３に斜め研磨がない場合に比べて、ＷＤＭフィルタ１０５に対する受信光１０７の入射角が浅くなり、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジは長波長側、すなわち、ＷＤＭフィルタ１０５の透過域側にシフトする。
【００７４】
これにより、受信光１０７の広がり角内でＷＤＭフィルタ１０５において反射される範囲の光の割合が増える反面、反射戻り光の一部も誤って反射されるようになるが、これによるアイソレーション特性の劣化を、フォトダイオード１０２の波長選択性又はフォトダイオード１０２の前に挿入された第２のフィルタ１０８により阻止することができ、△λｅを上記構成５から構成６と同程度まで広くすることができる。
【００７５】
（４）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性がなく、かつ、フォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８の挿入がなく、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を反射し、受信光を透過させる光モジュールについては、光ファイバ１０３の先端面の傾斜方向が所定の位置に来たときに光線Ａ〜Ｃの透過域の重なる部分に受信光波長が入り、光線Ａ〜Ｃの阻止域の重なる部分に送信光波長が入るようにすればよい。これにより△λｅを上記構成１から構成３と同程度まで広くすることができる。
【００７６】
（５）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性があるか、又は、フォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８が挿入されており、送信光が短波長、受信光が長波長であって、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を反射し、受信光を透過させる光モジュールについては、図５の構成が望ましい。この構成では光ファイバ１０３に斜め研磨がない場合に比べて、ＷＤＭフィルタ１０５に対する受信光１０７の入射角が深くなり、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジは短波長側、すなわち、ＷＤＭフィルタ１０５の阻止域側にシフトする。
【００７７】
これにより、受信光１０７の広がり角内でＷＤＭフィルタ１０５において透過される範囲の光の割合が増える反面、反射戻り光の一部も誤って透過されるようになるが、これによるアイソレーション特性の劣化を、フォトダイオード１０２の波長選択性又はフォトダイオード１０２の前に挿入された第２のフィルタ１０８により阻止することができ、△λｅを上記の構成５から構成６と同程度まで広くすることができる。
【００７８】
（６）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と光ファイバ１０３の間に挿入されており、フォトダイオード１０２に波長選択性があるか、又はフォトダイオード１０２の前に第２のフィルタ１０８が挿入されており、送信光が長波長、受信光が短波長であって、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光を反射し、受信光を透過させる光モジュールについては、図６の構成が望ましい。この構成では光ファイバ１０３に斜め研磨がない場合に比べて、ＷＤＭフィルタ１０５に対する受信光１０７の入射角が浅くなり、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジは長波長側、すなわち、ＷＤＭフィルタ１０５の阻止域側にシフトする。
【００７９】
これにより、受信光１０７の広がり角内でＷＤＭフィルタ１０５において透過される範囲が光の割合が増える反面、反射戻り光の一部も誤って透過されるようになるが、これによるアイソレーションの劣化を、フォトダイオード１０２の波長選択性又はフォトダイオード１０２の前に挿入された第２のフィルタ１０８により阻止することができ、△λｅを上記の構成５から構成６と同程度まで広くすることができる。
【００８０】
（７）レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と半導体レーザ１０１の間又はＷＤＭフィルタ１０５とフォトダイオード１０２の間に挿入されている光モジュールについては、これまで述べた構成に対し、光ファイバ１０３の端面の傾斜角方向を逆にするのが望ましい。レンズ１０４により光の進行方向が変わることで、ＷＤＭフィルタ１０５への入射角に、図３と図８、図４と図７のような差異が生じ、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジのシフト方向が逆になるからである。
【００８１】
（８）なお、半導体レーザ１０１をスポットサイズ変換レーザにするなどして広がり角を抑制し、半導体レーザ１０１、フォトダイオード１０２、光ファイバ１０３、ＷＤＭフィルタ１０５を近づけて配置し、レンズ１０４を省略した構成としてもよい。この構成では、光ファイバ１０３の出力光がレンズ１０４を介さずにＷＤＭフィルタ１０５に入射するので、光ファイバ１０３の先端面の傾斜角方向は、レンズ１０４がＷＤＭフィルタ１０５と半導体レーザ１０１の間又はＷＤＭフィルタ１０５とフォトダイオード１０２の間にある上記構成と同じ方向とするのがよい。
【００８２】
（９）なお、前述の光モジュールのうち、ＷＤＭフィルタ１０５において長波長を透過させ、短波長を反射させるタイプのモジュールに使用されるＷＤＭフィルタ１０５は、図１１に示すように、領域Ｔ５〜Ｔ８の他に、短波長側に透過領域を持つのが一般的である。このため、阻止領域が極端に狭いＷＤＭフィルタを使用すると、図４、図６、図８の構成では、送信光がＷＤＭフィルタ１０５を透過しにくくなる恐れがある。しかし、通常のＷＤＭフィルタであれば、阻止領域は十分広く、このようなことが起こる可能性は非常に低い。
【００８３】
（１０）半導体レーザ１０１の位置、角度については、図３から図６のように、光ファイバ１０３内の光軸の延長線上に、図１に示した半導体レーザ１０１の光軸を一致させるようにしてもよいし、図９のように、光ファイバ１０３内の光軸の延長線と、半導体レーザ１０１の光軸が平行となり、かつ、半導体レーザ１０１の出射光が、レンズ通過後に光線Ａと同じ光路を通過して光ファイバ１０３に入射する位置に、半導体レーザ１０１をずらしてもよい。後者の構成により、半導体レーザ１０１の出射光の光ファイバ１０３に対する結合効率が増す。また、図１０のように、光ファイバ１０３内の光軸の延長線に対して半導体レーザ１０１の光軸を傾けることで、半導体レーザ１０１の出射光が、レンズ１０４を通過後に前記光線Ａと同じ光路を通過して光ファイバ１０３に入射するようにしてもよい。
【００８４】
（１１）また、送信光が受信光よりも短波長である場合は、半導体レーザ１０１の出射光のＷＤＭフィルタ１０５に対する入射角が浅くなる方向へ、送信光が受信光よりも長波長である場合は、半導体レーザ１０１の出射光のＷＤＭフィルタ１０５に対する入射角が深くなる方向へ、半導体レーザ１０１の光軸を曲げてもよい。これにより、半導体レーザ１０１の出射光に対するＷＤＭフィルタ１０５のエッジが、受信光側にシフトし、半導体レーザ１０１の出射光がＷＤＭフィルタ１０５を透過するよう構成されているモジュールでは、半導体レーザ１０１の出射光が広範囲な広がり角にわたって、より透過されやすくなり、半導体レーザ１０１の出射光がＷＤＭフィルタ１０５を反射するよう構成されているモジュールでは、半導体レーザ１０１の出射光が広範囲な広がり角にわたって、より反射されやすくなる。結果として、結合効率が増す。
【００８５】
（１２）ところで、半導体レーザ１０１の出射光は、一般的に垂直方向と水平方向で異なる広がり角を持っており、それぞれの半値全角は水平方向で２０〜３０度程度、垂直方向で３５〜４５度程度である。このため、広がり角の周辺部の光が直接フォトダイオード１０２に入射する危険がある。これを避けるためには、図３から図１０の紙面と平行な向きを半導体レーザ１０１の水平方向、紙面と垂直な向きを半導体レーザ１０１の垂直方向とした方がよい。この構成では、半導体レーザ１０１の出射光の広がり角の小さい方向にフォトダイオード１０２が配置されているため、半導体レーザ１０１から直接フォトダイオード１０２に入射する光量が減少する。
【００８６】
（１３）なお、図３から図１０の紙面と垂直な向きに対する広がり角の方が、広がり角内におけるＷＤＭフィルタ１０５に対する入射角の差異が小さくなるため、こちらに、半導体レーザ１０１の広がり角の大きな方向を持ってくることにより、ＷＤＭフィルタ１０５の波長分離が正しく行われる光量が増え、結合効率も増す。また、図３、図４、図７、図８のように、送信光１０６がＷＤＭフィルタ１０５において反射される構成では、ＷＤＭフィルタ１０５において誤って反射された半導体レーザ１０１の出射光は、筐体内面で反射した後、フォトダイオード１０２に入りやすいため、上記構成を取ると、クロストークをより小さくすることできる。
【００８７】
（１４）また、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光１０６を透過させるよう構成されている場合は、半導体レーザ１０１の水平方向が、ＷＤＭフィルタ１０５の面にほぼ平行であるようにしてもよい。この構成によれば、半導体レーザ１０１の出射光は、ＷＤＭフィルタ１０５にＰ波として入射することになり、透過率が増すと同時に、半導体レーザ１０１の出射光に対するＷＤＭフィルタ１０５のエッジが、半導体レーザ１０１の波長から遠い方へシフトするため、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジ幅をより広くしても、送受信光の波長分離が正しく行われるようになるので、ＷＤＭフィルタ１０５の層数をさらに減らして、コストを下げることができる。
【００８８】
（１５）なお、ＷＤＭフィルタ１０５が送信光１０６を反射させるよう構成されている場合は、これとは逆に、半導体レーザ１０１の垂直方向がＷＤＭフィルタ１０５の面にほぼ平行であるようにした方がよい。なお、このように半導体レーザ１０１の向きを調整することによってＷＤＭフィルタ１０５の仕様を緩和した場合には、受信光のアイソレーション特性劣化を防ぐため、フォトダイオード１０２が、送信光に対する感度を持たないか、又は、フォトダイオード１０２の前に送信光を阻止する第２のフィルタ１０８などが挿入されているのが望ましい。
【００８９】
以上、ＷＤＭフィルタ１０５のエッジ幅の仕様緩和に関する効果を中心に述べてきたが、もともと仕様の決まっているＷＤＭフィルタ１０５を使用する場合には、上記構成により、受光感度の向上、アイソレーション特性の向上、送信光のファイバ結合効率の向上、ＷＤＭフィルタ１０５、光ファイバ１０３、半導体レーザ１０１の実装精度の緩和などの効果が得られる。
【００９０】
図１２は本発明の光送受信装置の構成を示している。光送受信モジュール１２５は光伝送装置のメイン樹脂基板１２６の上に１個又は複数個実装され、光送受信装置筐体１２７内に収容されている。光送受信装置筐体１２７の前面パネルには光入出力ポートの機能を持つ光ファイバコネクタプラグ１２８が取り付けられている。以上のように、光送受信モジュール１２５を光送受信装置筐体１２７に収容することで、光送受信装置を小型化することができ、また複数個実装することにより、多ポート光送受信装置を実現できる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１、２に記載の発明によれば、従来よりもレンズ、フィルタの数を削減でき、部品コスト、調整工数を削減できると同時に、レンズ削減によって生じる受光効率、アイソレーション特性の劣化が抑えられ、良好な特性の光送受信モジュールが得られる。
請求項１、２に記載の発明のように光路中にレンズが挿入されている場合は、受光素子出射光のファイバへの結合効率低下を容認すれば、受信光に対するレンズの倍率を１以上とすることで、波長選択性フィルタ入射時の、広がり角周辺部と中央部の入射角差を小さくし、これによってアイソレーション特性、受光効率の低下を抑えることはある程度可能であるが、レンズがない場合にはこれができない。
請求項３、４に記載の発明によれば、レンズが無くても、受信光の広がり角周辺部と中央部の波長分離特性の差を小さくすることが可能であり、レンズが無く、フィルタの数が少なく、部品コスト、調整工数の小さい、良好な特性の光送受信モジュールが得られる。
請求項５、７、９に記載の発明によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が深くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い短波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
請求項６、８、１０に記載の発明によれば、受信光の波長選択性フィルタに対する入射角が浅くなり、これにより、受信光に対する波長選択性フィルタのエッジがより受信光から遠い長波長側にシフトして、より受信光が受光素子側へ送出されやすくなる。
請求項１１、１２、１３に記載の発明によれば、伝送路の接続点や前記光送受信モジュールの光入出端における反射戻り光が前述のようなエッジのシフトによって誤って受光素子側へ送出されるのを防ぎ、アイソレーション特性を改善することができる。
請求項１４に記載の発明によれば、受信光の入射角ばらつきによる阻止値の劣化が小さくなり、アイソレーション特性を改善することができる。
請求項１５に記載の発明によれば、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、受信光の第１の波長選択性フィルタ入射角と第２の波長選択性フィルタの入射角がどちらも汎用品の波長選択性フィルタの入射角として一般的な４５度とほぼ一致するため、汎用品の使用によりフィルタのコストを低減することができる。
請求項１６に記載の発明によれば、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、受信光の第１の波長選択性フィルタ入射角と第２の波長選択性フィルタの入射角がどちらも汎用品の波長選択性フィルタの入射角として一般的な３０度とほぼ一致するため、汎用品の使用によりフィルタのコストを低減することができる。入射角３０度の波長選択性フィルタは、入射角４５度の波長選択性フィルタよりも汎用性の点では若干劣るが、入射角が浅いため、波長分離特性の偏光依存性が小さく、受信光の広がり角内における波長選択性フィルタに対する入射角ばらつきも小さい。このため、受信光の広がり角全体にわたって良好な波長分離特性が得られやすい。また、発光素子と受光素子を、第１の波長選択性フィルタを挟んで９０度より浅い角度で配置することが可能なので、発光素子と受光素子の間隔を、モジュール幅を広げずに長く取ることができ、アイソレーションを向上させることができる。
請求項１７に記載の発明によれば、第２の波長選択性フィルタ面が同フィルタの保持機構の実装面に対して傾いた角度で実装されるような複雑な構造の保持機構が不要となり、また、第２の波長選択性フィルタを前記受光素子に貼り付けるなど、さらに容易な固定方法も可能となる。
請求項１８〜２３に記載の発明によれば、対向モジュール間で波長選択性フィルタが共用でき、部品コストが削減される。
請求項２４に記載の発明によれば、対向モジュールにおける受信光の第１の波長選択性フィルタ入射角が、本光送受信モジュールにおける受信光の第２の波長選択性フィルタ入射角とほぼ一致するようになり、第２の波長選択性フィルタの波長分離特性が増すか、又はフィルタのエッジ幅の許容値が増え、フィルタのコストが低減される。
請求項２５、２６に記載の発明によれば、発光素子の発する送信光がレンズに入射する位置がレンズの光軸からずれ、光伝送路に斜入射するようになるので、この斜入射の角度を上記のように最適化することで、発光素子の発する送信光を、より高い結合効率で光伝送路に結合することが可能となる。
請求項２７、２８に記載の発明によれば、発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、受信光に対するエッジに対して、相対的に長波長側、すなわち発光素子の発する送信光の波長から遠い方向にシフトすることになり、第１の波長選択性フィルタが発光素子の発する送信光を所望の方向により送出しやすくなるため、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加し、また、フィルタのエッジ波長最適化により受信光のアイソレーション特性も改善させることができる。
請求項２９に記載の発明によれば、発光素子の広がり角の小さい方向に受光素子が配置されるようになるため、発光素子から直接、受光素子に入射する光量が減少し、アイソレーション特性が向上する。
請求項３０に記載の発明によれば、発光素子の発する送信光の広がり角内において、各部分の第１の波長選択性フィルタに対する入射角の差異が小さくなるため、誤った方向に反射又は透過される光量が減り、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加する。
請求項３１に記載の発明によれば、請求項２６又は２７に記載の光送受信モジュールは、第１の波長選択性フィルタに対する入射角が大きくなる場合があり、このときは、発光素子の発する送信光の広がり角内において、各部分の、第１の波長選択性フィルタに対する入射角の差異が大きくなるが、この構成によれば、前記差異をより小さくすることができる。結果として、誤った方向に反射又は透過される光量が減り、発光素子の光伝送路に対する結合効率が増加する。
請求項３２に記載の発明によれば、発光素子の発する送信光は、第１の波長選択性フィルタにＰ波として入射することになり、透過率が増すため、光伝送路への結合効率が増す。同時に、前記発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、発光素子の波長から遠い方へシフトするため、第１の波長選択性フィルタのエッジ幅をより広くしても、送受信光の波長分離が正しく行われるようになるので、第１の波長選択性フィルタのコスト低減につながる同フィルタの層数削減が可能となる。
請求項３３に記載の発明によれば、発光素子の発する送信光は、第１の波長選択性フィルタにＳ波として入射することになり、反射率が増すため、光伝送路への結合効率が増す。同時に、発光素子の発する送信光に対する第１の波長選択性フィルタのエッジが、発光素子の波長から遠い方へシフトするため、第１の波長選択性フィルタのエッジ幅をより広くしても、送受信光の波長分離が正しく行われるようになるので、第１の波長選択性フィルタのコスト低減につながる同フィルタの層数削減が可能となる。
請求項３４に記載の発明によれば、請求項３２又は３３に記載の光送受信モジュールでは、第１の波長選択性フィルタのエッジを広く取ってコストを下げた場合、発光素子の光伝送路に対する結合効率は低下しないが、受信光のアイソレーション特性は劣化する。しかし、請求項３４の構成によれば、このアイソレーション特性の劣化を抑えることができる。
請求項３５に記載の発明によれば、光ファイバは、市販されている先端加工ファイバでよく、これを用いることで、比較的安価に高集積化が図られる。同時に、通常のボールレンズ、非球面レンズより収差の大きい前記のようなファイバ先端のレンズによって、受信光の広がり角内における波長選択性フィルタに対する射角ばらつきが増しても、この影響による波長分離特性の劣化及びこの結果生じるアイソレーション特性の劣化を防止することができる。
請求項３６に記載の発明によれば、部品点数が少なく、なおかつ受光効率及びアイソレーション特性の良好な光送受信装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における光送受信モジュールの構成図
【図２】本発明の実施の形態におけるＷＤＭフィルタ（ショート・パス・フィルタ）の透過率の波長特性を示す図
【図３】本発明の実施の形態における光素子の第１の配置例を示す図
【図４】本発明の実施の形態における光素子の第２の配置例を示す図
【図５】本発明の実施の形態における光素子の第３の配置例を示す図
【図６】本発明の実施の形態における光素子の第４の配置例を示す図
【図７】本発明の実施の形態における光素子の第５の配置例を示す図
【図８】本発明の実施の形態における光素子の第６の配置例を示す図
【図９】本発明の実施の形態における光素子の第７の配置例を示す図
【図１０】本発明の実施の形態における光素子の第８の配置例を示す図
【図１１】本発明の実施の形態におけるＷＤＭフィルタ（ロング・パス・フィルタ）の透過率の波長特性を示す図
【図１２】本発明の実施の形態における光送受信装置の構成図
【図１３】従来の光送受信モジュールの構成図
【符号の説明】
１０１  半導体レーザ
１０２  フォトダイオード
１０３  光ファイバ
１０４  レンズ
１０５  ＷＤＭフィルタ
１０６  送信光
１０７  受信光
１０８  第２のフィルタ
１２５  光送受信モジュール
１２６  メイン樹脂基板
１２７  光送受信装置筐体
１２８  光ファイバコネクタプラグ
【図１】
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【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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【図１３】
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