(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバと発光素子、受光素子を有する光伝送デバイスを用いて双方向通信を行う双方向光伝送デバイスにおいて、光伝送路として１芯の光ファイバを用いるとともに、前記光伝送デバイスは発光素子と受光素子を並べて配置し、かつ前記受光素子の受光面側または発光素子の発光面側の少なくとも一方に、光の方向を規制するための所定の間隔を有して併設された複数の遮光壁よりなる光路規制部材を配設したことを特徴とする双方向光伝送デバイス。
【請求項２】
前記光路規制部材は前記受光素子の受光面または発光素子の発光面の法線に対して、一定の角度を有して併設された複数の遮光壁である請求項１記載の双方向光伝送デバイス。
【請求項３】
前記光路規制部材は前記発光素子または受光素子を封止する透明樹脂に形成されている請求項１または請求項２記載の双方向光伝送デバイス。
【請求項４】
前記光路規制部材は前記透明樹脂に形成された溝に光吸収部材または光遮断部材を埋設して構成されている請求項３記載の双方向光伝送デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、光伝送トランシーバや光ミニジャック等に適用され、特に近距離の伝送に好適な双方向光伝送デバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバは細径、軽量（ガラスの比重は銅の比重の約１／４），可とう性に優れている（曲率半径数ｃｍ以下）、電磁誘導を受けない、漏話に強い、低損失（例えば１ｄＢ／ｋｍ）、広帯域伝送が可能、資源問題が少ないなどの特徴を持つことから、光ファイバケーブル伝送方式は公衆通信の分野であるＷＡＮの領域はもとより、ＬＡＮといわれる局内構成の伝送系やデータバス、データリンク、各種計測制御システム等広範囲な適用分野を有している。
【０００３】
更にＰＡＮといわれる個人的利用分野では、従来、光送受信トランシーバや光ミニジャック等に適用され光伝送デバイスとして、直径約１ｍｍの芯線を用いた１芯の光ファイバケーブルの両端に接続したハウジングに発光側デバイス（Ｔｘ）と受光側デバイス（Ｒｘ）を設置して片方向伝送をする光伝送モジュール（ここでは光伝送デバイスをハウジングに収納したものをいう）や、この片方向伝送の光伝送モジュールを２組併設し、この２組をそれぞれ受信用、送信用に使用した２芯双方向光伝送モジュールがあるが、１芯の光ファイバケーブルで送受信を行える小型の双方向光伝送モジュールに適用できる双方向光伝送デバイスは存在していなかった。
【０００４】
従来の２芯双方向光伝送モジュールの一例に付いて説明する。図６は従来の２芯双方向光伝送モジュールの断面図である。図６において、７１は２芯双方向の光ファイバケーブルであり、受信用の光ファイバ７１ａと送信用の光ファイバ７１ｂとがプラグ部品７１ｃを用いて束ねられている。８０は２芯双方向の光伝送モジュールであり、８１はそのハウジングである。８２は光ファイバ７１ａ，７１ｂの先端を保持する開口を有する隔壁である。８３は送信用光ファイバ７１ｂ側に配設された発光側デバイス（Ｔｘ）であり、８４は受信用光ファイバ７１ａ側に配設された受光側デバイス（Ｒｘ）である。
【０００５】
発光側デバイス８３は、ロジックレベルの電気信号を発光素子駆動用信号に変換するためのＩＣ８６と、変換された電気信号を光信号に変換するためのＬＥＤ又はＬＤよりなる発光素子８７とがリードフレーム８５上に搭載され、透明樹脂８８で封止されている。受光側デバイス８４は光信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、変換された電気信号をロジックレベル信号に増幅するＩＣとが一体となった受光ＩＣ８９がリードフレーム８５上に搭載され、透明樹脂８８で封止されている。図示は省略したが前記リードフレーム８５は前記ハウジング８１の外壁に設けられた接続端子と電気的に接続されることにより、外部に導出されている。
【０００６】
以上が光伝送モジュール８０の構成であり、その動作は通信相手側から受信用光ファイバ７１ａを伝わってきた光信号は、透明樹脂８８を通過して受光ＩＣ８９に入力されて電気信号に変換される。一方、ＩＣ８６を経て発光素子８７から出力された光信号は透明樹脂を通過して送信用光ファイバ７１ｂに入り、それを伝わって通信相手側に送り出される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のこのような２芯双方向光伝送モジュールでは、２芯の光ファイバケーブルを必要とし、また２芯の光ファイバケーブルはモジュールとの接続に際して入力と出力との向きを間違えないように注意しなければならないという、組み立て上の問題がある。また、２芯の光ファイバケーブルは１芯の光ファイバケーブルに比べて剛性が強く、たわみ難いという使用上の問題がある。さらに、従来の２芯双方向光伝送モジュールでは発光側デバイスと受光側デバイスとが別個に設置されており、モジュールを小型化することが困難であった。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は光伝送路として１芯の光ファイバを用いると共に、受光素子と発光素子とをワンパッケージ化して双方向光伝送デバイスを小型化し、かつ小型化された光伝送デバイスにおいても十分な光分離効果を有する双方向光伝送デバイスを提供することである。
【０００９】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の手段は、光ファイバと発光素子、受光素子を有する光伝送デバイスを用いて双方向通信を行う双方向光伝送デバイスにおいて、光伝送路として１芯の光ファイバを用いるとともに、前記光伝送デバイスは発光素子と受光素子を並べて配置し、かつ前記受光素子の受光面側または発光素子の発光面側の少なくとも一方に、光の方向を規制するための所定の間隔を有して併設された複数の遮光壁よりなる光路規制部材を配設したことを特徴とする。
【００１３】
前記光路規制部材は前記発光素子または受光素子を封止する透明樹脂に形成された溝に光吸収部材または光遮断部材を埋設して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態である１芯双方向光伝送デバイスを図面により詳述する。図１〜図３は各々本発明の双方向光伝送デバイスを組み込んだ双方向光伝送モジュールと光ファイバの断面図であり、図4、図５は本発明の双方向光伝送デバイスの製造過程を示す断面図である。
【００１５】
まず、図１により本発明における双方向光伝送モジュールの構成を説明する。図１において、１は双方向光伝送デバイスであり、セラミックまたはガラエポ等から成る回路基板１ｃに形成された配線パターン上に受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとが実装されており、この
受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとの能動面側は透光性の透明樹脂８及び９により封止されている。
【００１６】
前記発光側デバイス１ｂを封止する透明樹脂８と受光側デバイス１ａを封止する透明樹脂９との間には遮光壁１０が設けられ、さらに受光側デバイス１ａを封止する透明樹脂９の上面側には本発明の特徴である光路規制部材１１が複数、一定の間隔を有して併設されている。また、図示は省略したが前記回路基板１ｃは、外部との電気的接続を行うための接続端子を導出している。
【００１７】
そして前記発光側デバイス１ｂは、ロジックレベルの電気信号を発光素子駆動用信号に変換するためのＩＣ５と、変換された電気信号を光信号に変換するためのＬＥＤ又はＬＤよりなる発光素子６より構成され、また、受光側デバイス１ａは光信号を電気信号に変換するフォトダイオードと、変換された電気信号をロジックレベル信号に増幅するＩＣとが一体となった受光ＩＣ７により構成されている。
【００１８】
２はハウジングであり、前記双方向光伝送デバイス１を収納する収納部２ａと後述する光ファイバをガイドするガイド部２ｂを有し、前記双方向光伝送デバイス１がハウジング２に収納されて双方向光伝送モジュール２０を構成している。
【００１９】
３は光信号を双方向に伝送するための１芯の光ファイバであり、本実施の形態ではコア径が９８０μｍ、クラッドの厚みが２０μｍの、１ｍｍ径の光ファイバを用いている。そして、この光ファイバ３を前記ハウジング２のガイド部２ｂに位置決めすることにより、光ファイバ３の端面３ａが前記受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとの能動面側
（受光ＩＣ７の受光面側と発光素子６の発光面側）に位置決めされる。
【００２０】
次に図１に示す双方向光伝送モジュール２０の動作を説明する。まず、基本的な動作としては前述のごとく１芯の光ファイバ３が双方向光伝送路を構成しているため、通信相手側から光ファイバ３を伝わってきた光信号は前記光ファイバ３の端面３ａから前記受光側デバイス１ａに入射光Ｐ１として入射され、透明樹脂９を通過して受光ＩＣ７に入力されることにより電気信号に変換される。
【００２１】
一方、ＩＣ５を経て発光素子６から出力された光信号は出射光Ｐ２として透明樹脂８を通過した後、前記光ファイバ３に出射され、それを伝わって通信相手側に送り出される。
【００２２】
以上が基本的動作であるが、本発明のごとく１芯の光ファイバ３を双方向光伝送路とし、受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとを並べて近接配置した場合、出射光Ｐ２の一部が受光ＩＣ７に入力することによるＳ／Ｎ比の悪化が問題となる。特にこの問題の原因となるノイズ光としては、発光素子６から出力された出射光Ｐ２のうち、出射角度の大きな拡散光Ｐ３や出射光Ｐ２の一部が前記光ファイバ３の端面３ａで反射した近端反射光Ｐ４がノイズとなる角度成分光である。
【００２３】
これらのノイズ光のうち拡散光Ｐ３は前記遮光壁１０によって遮光され、また近端反射光Ｐ４は前記光路規制部材１１に当たって１部が吸収され、１部が反射されるが、反射された分も封止樹脂の屈折吸収や、次の光路規制部材１１に吸収されて消失してしまい、前記受光ＩＣ７にはほとんど入力されない。
【００２４】
すなわち、前記遮光壁１０と光路規制部材１１の存在により、前記受光ＩＣ７には光ファイバ３から直進してくる入射光Ｐ１は入射されるが、前記ノイズ光である拡散光Ｐ３や近端反射光Ｐ４は勿論、その他の外部ノイズ光も前記受光ＩＣ７には入射せず、極めて良好な光分離効果を得ることが出来る。
【００２５】
図２は本発明の第２の実施の形態である双方向光伝送モジュールと光ファイバとの断面図であり、図１と異なるところは受光側デバイス１ａの透明樹脂９に設けられた光路規制部材１１ａが、前記受光ＩＣ７の受光面の法線に対して前記発光側デバイス１ｂの反対側方向に一定角度傾けて形成されていることであり、これによって前記発光素子６側からの入射光、すなわち近端反射光Ｐ４に対する反射効果を高めることで、より良好な遮光効果を得ることが出来る。
【００２６】
さらに、図３は本発明の第３の実施の形態である双方向光伝送モジュールと光ファイバとの断面図であり、この実施の形態では受光側デバイス１ａに設けられた光路規制部材１１のほかに、前記発光側デバイス１ｂを封止した透明樹脂８の上面側にも本発明の特徴である光路規制部材１１ｂを設けたことである。
【００２７】
この実施の形態では、発光側デバイス１ｂの光路規制部材１１ｂを受光側デバイス１ａの反対方向に角度を持たせることで、受光側デバイス１ａに入る近端反射光Ｐ４の量を少なくすると共に、入射角を大きくしてその影響を少なくし、受光側デバイス１ａの光路規制部材１１を受光ＩＣ７の受光面の法線に対して平行に設けることで、前記受光ＩＣ７に光ファイバ３から直進して入射する入射光Ｐ１の量を多くすることが出来る。
【００２８】
図４は前記双方向光伝送デバイス１の製造過程を示す断面図であり、図４Ａは双方向光伝送デバイス１の加工時の断面図、図４Ｂは完成状態の断面図である。
【００２９】
図４Ａは前記回路基板１ｃに形成された配線パターン上にＩＣ５、発光素子６、受光ＩＣ７を実装した後、透明樹脂でモールドし、このモールドした透明樹脂に遮光壁を形成するための溝２１と、光路規制部材を形成するための溝２２をスリット加工で形成する。
【００３０】
図４Ｂは図４Ａで形成された溝２１，２２に光吸収部材または光遮断部材を埋設して遮光壁１０と光路規制部材１１を形成し、双方向光伝送デバイス１が完成した状態である。尚、前記光吸収部材または光遮断部材としては、黒色の樹脂を充填する方法や、黒染めした金属板を挿入埋設する方法等がある。そして、この遮光壁１０の形成によって双方向光伝送デバイス１に前記受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとが形成される。
【００３１】
図５も前記双方向光伝送デバイス１の製造過程を示す断面図であり、図５Ａは双方向光伝送デバイス１の加工時の断面図、図５Ｂは完成状態の断面図である。
【００３２】
図５Ａは前記回路基板１ｃを２つに分割し、一方の回路基板１ｃに形成された配線パターン上にＩＣ５、発光素子６を、また、他方の回路基板１ｃに形成された配線パターン上に受光ＩＣ７を実装した後、それぞれ透明樹脂８及び透明樹脂９でモールドして受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとを別々に形成する。
【００３３】
そして、前記受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとの接合面に前記光吸収部材または光遮断部材より成る遮光壁１０を形成し、さらに受光側デバイス１ａをモールドした透明樹脂９に光路規制部材を形成するための溝２２をスリット加工で形成する。
【００３４】
図５Ｂは図５Ａで形成された溝２２に光吸収部材または光遮断部材を埋設して光路規制部材１１を形成し、さらに受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとを前記遮光壁１０を挟んで接着することにより前記双方向光伝送デバイス１が完成した状態である。
【００３５】
前記遮光壁１０の形成は、受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとのどちらの接合面に形成しても良いが、図５Ａのように光路規制部材を形成する方のデバイスに形成すれば、光路規制部材１１として溝２２に充填する黒色の樹脂を同時に接合面に遮光壁１０として形成することが出来る。
【００３６】
尚、前記遮光壁１０は黒色の樹脂でなく、金属メッキ膜によって形成しても良く、また、前記黒色の樹脂を前記受光側デバイス１ａと発光側デバイス１ｂとの各々接合面の反対側の面に同時処理することで外部光に対する遮光壁を形成しても良い。
【００３７】
【発明の効果】
以上のごとく、本発明によれば発光素子と受光素子を並べて配置し、かつ前記受光素子の受光面側または発光素子の発光面側の少なくとも一方に、光の方向を規制する光路規制部材を配設しているため、双方向光伝送デバイスを小型化するとともに十分な光分離効果を得ることが出来る。
【００３８】
そして、この双方向光伝送デバイスと１芯の光ファイバを用いることで、小型でノイズ光に対するＳ／Ｎ比の良い１芯双方向光伝送モジュールを提供することが出来る。
【００３９】
また、本発明の光路規制部材はノイズ光の状態に対応して前記受光素子の受光面または発光素子の発光面の法線に対して角度をつけて形成することで、最適の光分離効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である双方向光伝送モジュールと光ファイバの断面図である。
【図２】本発明の他の実施の形態である双方向光伝送モジュールと光ファイバの断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態である双方向光伝送モジュールと光ファイバの断面図である。
【図４】本発明の双方向光伝送デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図５】本発明の双方向光伝送デバイスの製造過程を示す断面図である。
【図６】従来の２芯双方向光伝送モジュールの断面図である。
【符号の説明】
１      双方向光伝送デバイス
１ａ    受光側デバイス
１ｂ    発光側デバイス
２      ハウジング
３      光ファイバ
８，９  透明樹脂
１０    遮光壁
１１，１１ａ，１１ｂ    光路規制部材
２０    双方向光伝送モジュール
【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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