(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子、受光素子、及び光信号の導出、導入を行う光ファイバを有し、複数の波長の光信号にて送受信を行う送受信モジュールにおいて、上記光ファイバ先端が透明管に収納され、該透明管は中心軸に垂直な面に対して傾斜した端面を有し、この傾斜端面に、受信光を反射するとともに送信光を透過する第１のフィルタを介して透明ブロックを接合し、上記光ファイバから導入され、傾斜端面で反射した光が出射する透明管の表面に、送信光を反射するとともに受信光を透過する第２のフィルタを備え、前記透明ブロックの前記発光素子への対向面を前記発光素子からの光の光軸垂直方向に対して４〜１２度の角度で傾斜させていることを特徴とする送受信モジュール。
【請求項２】
前記透明管と前記透明ブロックとを接合する接着剤の屈折率及び前記透明ブロックの屈折率が、前記光ファイバのコアの屈折率と同等であることを特徴とする請求項１に記載の送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光信号にて送受信を行う光通信において、発光素子、受光素子の双方を保有し、電気から光への変換、光から電気への変換を行う光通信用の送受信モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報の高度化やマルチメディア化に伴う公衆通信網やLAN等における情報伝送容量の肥大化が深刻な問題となっている。これを解決する手段として、光伝送技術を応用した各種光通信システムが注目されており、ネットワークの光化が近年急速に広まっている。
【０００３】
その中で２点間を１本の光ファイバで結んで相互に通信を行う光双方向通信は、伝送路が１本で済みケーブルのスペースを取らないので、経済的な通信方式である。
【０００４】
これらの光通信システムを支える上で、発光素子、受光素子を搭載した各種光素子モジュールは最も基本的な部品であり、その低コスト化を実現する量産技術の確立は重要な課題となっている。
【０００５】
図３に１本の光ファイバに２つの波長の光信号にて送受信を行う光双方向通信に用いられる送受信モジュールの構造図を示す。
【０００６】
波長λ１の送信光を放射する発光素子１と波長λ１の送信光を送信側集光レンズ２を介して波長λ１の送信光を導く光ファイバ３、又、光ファイバ３を通過してきた波長λ２の受信光に対して、反射する成分を持つ分波フィルタ４を介して反射された波長λ２の受信光を受光側集光レンズ５により波長λ２の受信光に対して感度のある受光素子６に導かれる構造を持つ。
【０００７】
又、発光素子１からの漏れ光や、光ファイバ３を通過してきた波長λ２の受信光以外の光の受光を防止する機能の為、波長λ２の受信光のみを透過するフィルタ７を受信側集光レンズ５と分波フィルタ４の間に有する構造となっており、フィルタ７は高感度の受信が必要な場合には特に重要である（特開平９−３０４６６６号参照）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記図３に従来構造の送受信モジュールは、多くの光学部品が必要であり、全ての光学部品を最適位置に配置する必要がある。該光学部品はそれぞれを金具に接着剤等を用いて取りつけられ、それぞれの金具同士を位置調整した後、レーザー溶接等にて固定する構造となっているため、小型化が困難であり、組立ても複雑であるという問題があった。
【０００９】
例えば、上記従来構造では発光素子１を分波フィルタ４と送信側集光レンズ２が組み込まれたあとの最適位置に調整する必要がある。これにより、発光素子１から出射された波長λ１の送信光は、送信側集光レンズ２によって集光され、分波フィルタ４を通過した最適位置に像を結ぶ。光ファイバ３をこの集光位置に位置調整することにより、最適な光量を光ファイバ３に導くことが可能となる。
【００１０】
更に、フィルタ７と受信側集光レンズ５はこの分波フィルタ４により反射された、波長λ２の受信光が通る適切な位置に固定する必要がある。これにより、光ファイバ３を通して送られてきた波長λ２の受信光は分波フィルタ４で反射され、フィルタ７を通過し、受信側集光レンズ５によって集光して最適位置に像を結ぶ。受光素子６をこの集光位置に位置調整することにより、最適な光量を得ることが可能となる。
【００１１】
これらの光学調整を行うためには、それぞれの光学部品の取り付けられる金具の形状は複雑で高い精度が必要であり、光学部品同士が調整時にぶつかり合うことを避けるための間隔も必要となるという制限があった。
【００１２】
特にフィルタ７の部品を配置する為には光学系を比較的長くする必要があり、小型化が困難という問題があった。
【００１３】
本発明は、上述した従来の送受信モジュールの課題を解決することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するため、本発明は、発光素子、受光素子、及び光信号の導出、導入を行う光ファイバを有し、複数の波長の光信号にて送受信を行う送受信モジュールであって、上記光ファイバ先端が透明管に収納され、該透明管は中心軸に垂直な面に対して傾斜した端面を有し、この傾斜端面に、受信光を反射するとともに送信光を透過する第１のフィルタを介して透明ブロックを接合し、上記光ファイバから導入され、傾斜端面で反射した光が出射する透明管の表面に、送信光を反射するとともに受信光を透過する第２のフィルタを備え、前記透明ブロックの前記発光素子への対向面を前記発光素子からの光の光軸垂直方向に対して４〜１２度の角度で傾斜させている。
【００１５】
前記透明管と前記透明ブロックとを接合する接着剤の屈折率及び前記透明ブロックの屈折率が、前記光ファイバのコアの屈折率と同等であることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１によって説明する。
【００１７】
図１において、光ファイバ８の被覆を除去した部分が透明管９に固定され、透明管９の端面は光ファイバ８の中心軸に垂直な面に対して４５度に研磨された傾斜端面９ａとなっている。この傾斜端面９ａに、波長λ４の光を反射して波長λ３の光を透過する分波フィルタ１０を介して透明ブロック１１がこれと同等の屈折率を有する接着剤にて接着固定される。なお、分波フィルタ１０は透明ブロック１１又は透明管９にコーティングされたものである。また、光ファイバ８から導入された光がこの傾斜端面９ａで反射し、出射する透明管９の表面に平面１２を備え、フィルタ１３がコーティングされている。
【００１８】
この透明管９は金具１８に接着固定される。一方、金具１９に抵抗溶接された発光素子１５と金具２０に低融点ガラス付けされた送信側集光レンズ１６とを発光素子１５からの出射光が送信側レンズ１６を介して光ファイバ８に導出されるような位置に調整して上記金具１８にレーザー溶接固定される。
【００１９】
該金具１８は透明管９のフィルタ１３の位置に開口部を有し、金具２１に抵抗溶接された受光側集光レンズ付き受光素子１４を、光ファイバ８から導入され、分波フィルタ１０で反射し、フィルタ１３を通過した光が入射する様に位置調整し、金具１８にレーザー溶接する。
【００２０】
いま、光ファイバ８から導入された波長λ４の受信光は４５度の傾斜端面９ａ上の波長λ３の送信光を透過し、波長λ４の受信光を反射する分波フィルタ１０で反射され、透明管９内を光ファイバ８の中心軸と垂直に光路を変えて平面１２より出射する。この平面１２に波長λ４の受信光を透過し、波長λ３の送信光を反射するフィルタ１３がコーティングされており、波長λ３の送信光の迷光の入射を防止する機能を持つ。これにより、送受同時通信時に受信側の微少な光信号でも送信光の影響を受けずに正確に電気信号に変換することが可能となる。
【００２１】
又、発光素子１５から波長λ３の送信光を放射して、送信側集光レンズ１６で集光し、透明ブロック１１を介して光ファイバ８に導入する構造となっている。
【００２２】
ここで光ファイバのコアと同等の屈折率を持つ透明ブロック１１を備えることにより、４５度の傾斜端面９ａの影響を受けることなく、発光素子１５からの波長λ３の送信光を送信側集光レンズ１６を介して無駄なく導出することが可能となる。このように双方向の送受信を行えることとともに、分波フィルタ１０を傾斜端面９ａに備え、フィルタ１３を透明管９に直接備えてあるため小型化することができ、組立も容易になる。
【００２３】
図１の送信側を拡大したものを図２に示す。
【００２４】
ここで透明ブロック１１の発光素子１５への対向面１７が、光素子１５から送信側集光レンズ１６を介して集光した光の光軸垂直方向に対して４〜１２度の角度で傾斜させることにより、対向面１７からの反射戻り光を低減し、発光素子１５の発光状態が不安定になることを防止することができる。又、対向面１７に反射防止膜をコーティングすることで、発光素子１５のから出射した波長λ３の送信光の対向面１７による反射戻り光を低減し、発光状態が不安定になることを防止することもできる。特に受光素子１４側での光路長を短くし、寸法を小さくすることができる。
【００２５】
又、この送受信モジュールで使用される波長以外の通信光も使用するシステムの中で使用する場合には、この対向面１７に波長λ３の送信光のみ透過する干渉膜フィルタをコーティングすることで、その他の波長の光が入ってきても、発光素子１５の発光状態に影響を与えない。
【００２６】
上記透明管９透明ブロック１１の材質としては光ファイバ８のコアと近い屈折率で、加工しやすい硬質ガラス、若しくは使用波長に対して損失のない樹脂を用いる。又分波フィルタ１０、フィルタ１３の材質としてはＺｎＳ、ＣeＯ2、ＺｒＯ2もしくはＴｉＯ2等の誘電体多層膜のものが用いられる。
【００２７】
【実施例】
本発明の図１に示す送受信モジュールを試作した。
【００２８】
ガラスの透明管９の端面はあらかじめ光ファイバ８の通る穴の中心軸に垂直な面に対して４５度の傾斜端面９ａとなっている。なお、透明管９はこの傾斜端面９ａに対面する側面に平面１２を備え、波長１．５５μｍ（λ４）の光を透過し、波長１．３１μｍ（λ３）の光を反射するフィルタ１３がコーティングされている。
【００２９】
シングルモードファイバの光ファイバ８の先端を被覆を除去した後、上記透明管９にエポキシ系接着剤にて接着固定し、透明管９の傾斜端面９ａに合わせて段差が生じない様に研磨した。このとき接着剤はコアと同等の屈折率の物を使用し、気泡が入らないよう十分脱泡することが望ましい。
【００３０】
その傾斜端面９ａに波長１．３１μｍ（λ３）の光を透過し、波長１．５５μｍ（λ４）の光を反射する分波フィルタ１０が蒸着された透明ブロック１１をエポキシ系接着剤を用いて接着固定する。
【００３１】
このとき透明ブロック１１とそれを固定するエポキシ系接着剤は光ファイバ８のコアと同等の屈折率の物を使用する。
【００３２】
この光ファイバ８、透明ブロック１１を有する透明管９はエポキシ系接着剤を用いて金具１８に接着固定し、金具１９に抵抗溶接にて取り付けられた発光素子１５と金具２０に低融点ガラスにて取り付けられた送信側集光レンズ１６を発光素子１５からの出射光が送信側レンズ１６を介して光ファイバ８に導出されるような位置に位置調整し、上記金具１８にレーザー溶接で固定した。金具１８，１９、２０は溶接性に防錆性に優れたステンレスを用い、発光素子１５は波長１．３１μｍのファブリペローレーザーを用い、送信側集光レンズ１６は非球面レンズを用いた。非球面レンズを用いることにより、球面収差の影響を軽減し、高結合効率を得ることが可能となる。
【００３３】
このように光ファイバ８の傾斜端面９ａに直接分波フィルタ１０を備えており、又、フィルタ１３が一体型となっているため、光学距離が非常に短く、集光位置の短いボールレンズ付きの受光素子の使用が可能となる。
【００３４】
さらに、金具１８の平面１２の位置の開口部に対して、金具２１に抵抗溶接された受光側集光レンズ付き受光素子１４を光ファイバ８からの受信光を導入出来る位置に位置調整し、レーザー溶接で固定した。金具２１も溶接性に防錆性に優れたステンレスを用いた。
【００３５】
本発明の図１示す送受信モジュールと従来例の図３に示す送受信モジュールの部品点数、組立工程数、寸法を比較した。
【００３６】
【表１】
0004703022.tif 000002
【００３７】
この結果より、従来例の図３に示す送受信モジュールは部品点数が１３点で、筐体の寸法が２4×１３．５×８ｍｍであったのに対して、本発明は１０点で済み、寸法も２４×９．５×８ｍｍと受光素子１４側の寸法を４ｍｍも小型化する事が可能となった。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、上記光ファイバ先端が透明管に収納され、該透明管は中
心軸に垂直な面に対して傾斜した端面を有し、この傾斜端面に、受信光を反射するとともに送信光を透過する第１のフィルタを介して透明ブロックを接合し、上記光ファイバから導入され、傾斜端面で反射した光が出射する透明管の表面に、送信光を反射するとともに受信光を透過する第２のフィルタを備えることにより、部品点数と組立て工数の削減が可能となり、その部品自体のスペースとその保持する部品のスペースの削減により小型化が実現出来る。さらに、透明ブロックの発光素子への対向面を発光素子からの光の光軸垂直方向に対して４〜１２度の角度で傾斜させていることにより、対向面からの反射戻り光を低減し、発光素子の発光状態が不安定になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の送受信モジュールを示す断面図である。
【図２】本発明の送受信モジュールの送信側の拡大断面図である。
【図３】従来の送受信モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
8：光ファイバ
9：透明管
9a：傾斜端面
10：分波フィルタ
11：透明ブロック
12：平面
13：フィルタ
14：受光素子
15：発光素子
16：送信側集光レンズ
17：対向面
18：金具
19：金具
20：金具
21：金具
λ１：波長
λ２：波長
λ３：波長
λ４：波長
【図１】
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【図２】
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【図３】
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