(57)【要約】【課題】  小型化を達成しながら発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることのできる光通信モジュールを提供する。【解決手段】  この光通信モジュールは、光ファイバ端末２からの光が入射する受光素子３３を収容した第１の缶３２と、光ファイバ端末に入射させる光を出射する発光素子３４を収容した第２の缶４２と、を備え、第１の缶と第２の缶とを光ファイバ端末の光軸方向Ｐにずらして筐体３０内に配置し、光ファイバ端末に対し遠い側の第１の缶または第２の缶にレンズ４３を設けた。【選択図】  図１
2005183520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバ端末からの光が入射する受光素子を収容した第１の缶と、前記光ファイバ端末に入射させる光を出射する発光素子を収容した第２の缶と、を備え、
前記第１の缶と前記第２の缶とを前記光ファイバ端末の光軸方向にずらして筐体内に配置し、
前記光ファイバ端末に対し遠い側の前記第１の缶または前記第２の缶にレンズを設けたことを特徴とする光通信モジュール。
【請求項２】
前記光ファイバ端末と前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶または前記第２の缶との間に回折格子及び集光レンズを配置したことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
【請求項３】
前記回折格子を前記集光レンズに形成したことを特徴とする請求項２に記載の光通信モジュール。
【請求項４】
前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成したことを特徴とする請求項３に記載の光通信モジュール。
【請求項５】
前記回折格子で回折された回折光が前記受光素子に入射しかつ前記発光素子からの前記回折格子の０次光が前記光ファイバ端末に入射するように構成したことを特徴とする請求項２，３または４に記載の光通信モジュール。
【請求項６】
前記レンズによる結像位置と、前記回折格子及び前記集光レンズによる集光位置とが、前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶の基板または前記第２の缶の基板において一致するように構成したことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項７】
前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶の基板または前記第２の缶の基板における前記一致する位置に光透過部を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光通信モジュール。
【請求項８】
前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶または前記第２の缶と前記光ファイバ端末との間に入射光と出射光とを分離する光遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項９】
前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項１０】
光ファイバ端末からの光が入射窓を通して入射するように受光素子を収容した第１の缶と、前記光ファイバ端末に入射する光が出射窓を通して出射するように発光素子を収容した第２の缶と、を備え、
前記入射窓を前記第１の缶の円形平面の中心から偏心した位置に設け、
前記出射窓を前記第２の缶の円形平面の中心から偏心した位置に設け、
前記第１の缶と前記第２の缶とを前記光ファイバ端末の光軸方向に直交する方向に接近して配置したことを特徴とする光通信モジュール。
【請求項１１】
前記第１の缶と前記第２の缶とを前記入射窓と前記出射窓とが最短距離に位置するように配置したことを特徴とする請求項１０に記載の光通信モジュール。
【請求項１２】
前記光ファイバ端末と前記第１の缶及び前記第２の缶との間に回折格子及び集光レンズを配置したことを特徴とする請求項１０または１１に記載の光通信モジュール。
【請求項１３】
前記回折格子を前記集光レンズに形成したことを特徴とする請求項１２に記載の光通信モジュール。
【請求項１４】
前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成したことを特徴とする請求項１３に記載の光通信モジュール。
【請求項１５】
前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成したことを特徴とする請求項１３または１４に記載の光通信モジュール。
【請求項１６】
光ファイバ端末からの光が入射する受光素子と、前記光ファイバ端末に入射させる光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光を結像させるレンズと、を備え、
前記光ファイバ端末の光軸方向において、前記光ファイバ端末側から順に、前記受光素子、前記レンズ、前記発光素子を筐体内に配置したことを特徴とする光通信モジュール。
【請求項１７】
前記光ファイバ端末と前記受光素子との間に回折格子及び集光レンズを配置したことを特徴とする請求項１６に記載の光通信モジュール。
【請求項１８】
前記回折格子を前記集光レンズに形成したことを特徴とする請求項１７に記載の光通信モジュール。
【請求項１９】
前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成したことを特徴とする請求項１８に記載の光通信モジュール。
【請求項２０】
前記回折格子で回折された回折光が前記受光素子に入射しかつ前記発光素子からの前記回折格子の０次光が前記光ファイバ端末に入射するように構成したことを特徴とする請求項１７，１８または１９に記載の光通信モジュール。
【請求項２１】
前記レンズによる結像位置と、前記回折格子及び前記集光レンズによる集光位置とが、前記光ファイバ端末の光軸方向における前記受光素子の位置において一致するように構成したことを特徴とする請求項１７乃至２０のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項２２】
前記受光素子と前記光ファイバ端末との間に入射光と出射光とを分離する光遮蔽部材を設けたことを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項２３】
前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成したことを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【請求項２４】
前記受光素子および／または前記発光素子は、缶に収容されていることを特徴とする請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムにおいて光信号の送信及び受信のために端末に配置される光通信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、波長の異なる光による双方向伝送による光通信システムでは、光信号の送受信端末に受光素子や発光素子等からなる光モジュールを配置し、送信・受信の各光をフィルタにより分離している。かかる従来の光モジュールの例を図５に示す。図の光モジュールでは、光ファイバ１００からの光がレンズ１０１で集光され、ビームスプリッタ１０２で反射して受光素子１０３に入射することで受信した光信号を分波してモニタするとともに、発光素子１０４からの光がビームスプリッタ１０２を透過しレンズ１０１で集光されて光ファイバ１００に入射する。
【０００３】
上述の従来方式では、波長の異なる光の送受信の際にフィルタ（ビームスプリッタ）による分離を行っていたが、下記特許文献１は、レンズ上に回折格子を設けて送受信の各光を分離する光モジュールを開示する。即ち、図６のように、ホログラム光学素子１１１を半導体レーザ１１０とフォトダイオード１２０が実装された支持台１３０と光ファイバ３４０の端末１４０との間に配置し、ホログラム光学素子１１１は基板の一方の面に回折格子１６０が形成されかつ基板の他方の面にレンズ１７０が形成されている。図６のような光モジュールによれば、小型化できコストダウンを図ることができる。
【０００４】
しかし、図５のようにフィルタを用いる場合は、透過光と反射光を区別することにより９０°の分離ができるのに対し、図６のように、グレーティングの場合は、回折効率を確保したり偏光依存性が無いような状態にする必要があるため、異次光例えば０次光と１次光の分光では角度０．０５ラジアン以内程度にしか分離できない。この分離角は、回折格子からの距離を３０ｍｍとすると、１．５ｍｍに相当する。このように、図５のようなグレーティングを用いた光モジュールでは、分離角を大きく確保することが困難であり、このため、光モジュールのパッケージの大型化を避けるためには、半導体レーザ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを空間的に近い距離に配置する必要がある。
【０００５】
そうすると、発光素子と受光素子との間の電気的、光学的なクロストークが問題となってしまう。一般的には電気的、光学的なクロストーク（４０ｄＢ必要とされている）を防止するために、発光素子と受光素子とは各々缶（ＣＡＮ）タイプのパッケージに納められているのが普通であり、フィルタタイプの場合にはこの缶タイプの発光素子と受光素子を用いることが可能であるが、レンズ上にグレーティングを設けたタイプの場合は、缶タイプの発光素子と受光素子を用いることが困難であった。
【特許文献１】特開平５−２４１０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、小型化を達成しながら発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることのできる光通信モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明による第１の光通信モジュールは、光ファイバ端末からの光が入射する受光素子を収容した第１の缶と、前記光ファイバ端末に入射させる光を出射する発光素子を収容した第２の缶と、を備え、前記第１の缶と前記第２の缶とを前記光ファイバ端末の光軸方向にずらして筐体内に配置し、前記光ファイバ端末に対し遠い側の前記第１の缶または前記第２の缶にレンズを設けたことを特徴とする。
【０００８】
この光通信モジュールによれば、受光素子を収容した第１の缶と、発光素子を収容した第２の缶とを光ファイバ端末の光軸方向に離して配置するので、小型化を達成しながら、発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができる。また、光ファイバ端末に対し遠い側の第１の缶または第２の缶にレンズを設けることで、近い側の第２の缶または第１の缶において、入射光または出射光を収束できるので、入射光と出射光との光軸方向に直交する方向における距離が空間的に短くなっても干渉が起き難くなり、小型化を達成しながら、光学的なクロストークを更に低減できる。
【０００９】
上記光通信モジュールにおいて前記光ファイバ端末と前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶または前記第２の缶との間に回折格子及び集光レンズを配置することで、受光素子への入射光と、発光素子からの出射光とを分離できる。
【００１０】
この場合、前記回折格子を前記集光レンズに形成することで、部品点数が減り、回折格子と集光レンズとの軸合わせが不要となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。また、前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成するようにできる。回折格子を集光レンズの両側に形成することで、回折ピッチが狭い領域では回折効率をさほど低下させずに、回折角を大きくすることができる。
【００１１】
また、前記回折格子で回折された回折光が前記受光素子に入射しかつ前記発光素子からの前記回折格子の０次光が前記光ファイバ端末に入射するように構成することが好ましい。これにより、発光素子と光ファイバ端末との軸合わせが容易となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。
【００１２】
また、前記レンズによる結像位置と、前記回折格子及び前記集光レンズによる集光位置とが、前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶の基板または前記第２の缶の基板において一致するように構成することで、光ファイバ端末に対し近い側の第２の缶または第１の缶において入射光及び出射光を収束できるので、入射光と出射光との干渉が更に起き難くなり、光学的なクロストークを更に低減できる。
【００１３】
この場合、前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶の基板または前記第２の缶の基板における前記一致する位置に光透過部を設けることが好ましい。
【００１４】
また、前記光ファイバ端末に対し近い側の前記第１の缶または前記第２の缶と前記光ファイバ端末との間に入射光と出射光とを分離する光遮蔽部材を設けることで、入射光と出射光との干渉を防止し光学的なクロストークを効果的に低減できる。
【００１５】
また、前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成することで、波長の異なる複数の光信号を受信できる。
【００１６】
本発明による第２の光通信モジュールは、光ファイバ端末からの光が入射窓を通して入射するように受光素子を収容した第１の缶と、前記光ファイバ端末に入射する光が出射窓を通して出射するように発光素子を収容した第２の缶と、を備え、前記入射窓を前記第１の缶の円形平面の中心から偏心した位置に設け、前記出射窓を前記第２の缶の円形平面の中心から偏心した位置に設け、前記第１の缶と前記第２の缶とを前記光ファイバ端末の光軸方向に直交する方向に接近して配置したことを特徴とする。
【００１７】
この光通信モジュールによれば、受光素子を収容した第１の缶と、発光素子を収容した第２の缶とを別々の缶として配置するので、発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができるとともに、入射窓を偏心位置に設けた第１の缶と、出射窓を偏心位置に設けた第２の缶とを接近して配置できるので、小型化を達成できる。
【００１８】
上記光通信モジュールにおいて前記第１の缶と前記第２の缶とを前記入射窓と前記出射窓とが最短距離に位置するように配置することで、分離角が小さい場合に対応でき、小型化を達成できる。
【００１９】
また、前記光ファイバ端末と前記第１の缶及び前記第２の缶との間に回折格子及び集光レンズを配置することで、受光素子への入射光と、発光素子からの出射光とを分離できる。
【００２０】
この場合、前記回折格子を前記集光レンズに形成することで、部品点数が減り、回折格子と集光レンズとの軸合わせが不要となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。また、前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成するようにできる。回折格子を集光レンズの両側に形成することで、回折ピッチが狭い領域では回折効率をさほど低下させずに、回折角を大きくすることができる。
【００２１】
また、前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成することで、波長の異なる複数の光信号を受信できる。
【００２２】
本発明による第３の光通信モジュールは、光ファイバ端末からの光が入射する受光素子と、前記光ファイバ端末に入射させる光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射された光を結像させるレンズと、を備え、前記光ファイバ端末の光軸方向において、前記光ファイバ端末側から順に、前記受光素子、前記レンズ、前記発光素子とを筐体内に配置したことを特徴とする。
【００２３】
この光通信モジュールによれば、受光素子、レンズ、発光素子をファイバ端末側から順に光軸方向に配置するので、小型化を達成しながら、発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができる。
【００２４】
上記光通信モジュールにおいて前記光ファイバ端末と前記受光素子との間に回折格子及び集光レンズを配置することで、受光素子への入射光と、発光素子からの出射光とを分離できる。
【００２５】
この場合、前記回折格子を前記集光レンズに形成することで、部品点数が減り、回折格子と集光レンズとの軸合わせが不要となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。また、前記回折格子を前記集光レンズの片側の面もしくは両側の面に形成するようにできる。回折格子を集光レンズの両側に形成することで、回折ピッチが狭い領域では回折効率をさほど低下させずに、回折角を大きくすることができる。
【００２６】
また、前記回折格子で回折された回折光が前記受光素子に入射しかつ前記発光素子からの前記回折格子の０次光が前記光ファイバ端末に入射するように構成することが好ましい。これにより、発光素子と光ファイバ端末との軸合わせが容易となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。
【００２７】
また、前記レンズによる結像位置と、前記回折格子及び前記集光レンズによる集光位置とが、前記光ファイバ端末の光軸方向における前記受光素子の位置において一致するように構成することで、光ファイバ端末に対し近い側の受光素子において入射光及び出射光を収束できるので、入射光と出射光との干渉が更に起き難くなり、光学的なクロストークを更に低減できる。
【００２８】
また、前記受光素子と前記光ファイバ端末との間に入射光と出射光とを分離する光遮蔽部材を設けることで、入射光と出射光との干渉を防止し光学的なクロストークを効果的に低減できる。
【００２９】
また、前記受光素子は複数の受光部を備え、前記回折格子による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各々の受光部に入射するように構成することで、波長の異なる複数の光信号を受信できる。
【００３０】
また、前記受光素子および／または前記発光素子は缶に収容されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の光通信モジュールによれば、小型化を達成しながら発光素子と受光素子との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
【００３３】
〈第１の実施の形態〉
【００３４】
図１は第１の実施の形態による光通信モジュールの内部を縦割にして示す斜視図である。
【００３５】
図１に示すように、第１の実施の形態による光通信モジュールは、光ファイバ１の端部２の近傍に配置され端部２側のレンズ面に回折格子３６が形成された集光レンズ３１と、集光レンズ３１からの光束が入射する受光素子３３を収容した鏡筒状の第１の缶３２と、集光レンズ３１に入射させるように光束を出射する発光素子３４を収容しかつ第１の缶３２よりも遠く離れるように配置された第２の缶４２と、を筐体３０の内部に形成された空洞３７内に備える。
【００３６】
図１の光通信モジュールは光ファイバ１が延びる光軸方向Ｐに全体として細長く構成されている。光ファイバ１は光通信システムの光ケーブル網に接続可能になっており、円柱状の保持体３内に貫通して保持され、その端部２が保持体３の端面で露出している。保持体３は筐体３０内の空洞３７に挿入されるようにして部分的に保持されている。
【００３７】
第１の缶３２は、円板状に形成されかつ受光素子３３を光ファイバ１の中心軸から偏心した位置に配置した第１の基板３５を端部に一体に備え、空洞３７に挿入されるようにして筐体３０内に配置されている。受光素子３３は、例えばフォトダイオードからなり、光ファイバ１の端部２に対向するように位置する。また、第１の基板３５には受光素子３３と反対側の光ファイバ１の中心軸から偏心した位置に透過孔４０が発光素子３４からの出射光が通過するように形成されている。
【００３８】
第１の缶３２は、中間に隔壁部３２ａが設けられた円筒状に構成され、隔壁部３２ａには受光素子３３への入射光が通過する貫通孔３２ｂと、発光素子３４からの出射光が通過する貫通孔３２ｃとが形成されている。隔壁部３２ａ及び貫通孔３２ｂ、貫通孔３２ｃにより光遮蔽部材を構成し、受光素子３３への入射光と発光素子３４からの出射光とを光学的に分離し遮蔽するようになっている。
【００３９】
第２の缶４２は、円板状に形成されかつ発光素子３４を光ファイバ１の中心軸から偏心した位置に配置した第２の基板３８を端部に一体に備え、第２の基板３８が外部に露出し缶の円筒体部分が空洞３７に挿入されるようにして筐体３０に配置されている。発光素子３４は、例えばレーザダイオードからなり、光ファイバ１の端部２に対向するように位置する。
【００４０】
また、第２の缶４２は、缶内をほぼ密閉するように缶の円筒体部分の先端に設けられた円板４１と、光ファイバ１の光軸から偏心しかつ発光素子３４からの出射光が通過するように円板４１上に設けられたレンズ４３と、を備え、レンズ付きに構成されている。
【００４１】
更に、第２の缶４２は、第２の基板３８から外部に突き出るようにして設けられた複数の端子３９を備え、複数の端子３９が受光素子３３及び発光素子３４に電気的に接続している。
【００４２】
第２の缶４２は、光ファイバ１の端部２に対し第１の缶３２よりも遠く離れて位置し、第２の缶４２内の発光素子３４からの出射光がレンズ４３により第１の基板３５に収束され、この結像位置に透過孔４０があるので、出射光が透過孔４０を通過する。一方、透過孔４０の位置は、光ファイバ１の端部２に関して集光レンズ３１及び回折格子３６による集光位置である。このため、第１の基板３５の透過孔４０を比較的小径に構成できるので、出射光が受光素子３３に入射し難くなる。
【００４３】
集光レンズ３１の回折格子３６が光ファイバ１の端部２に近接しており、光ファイバ１の端部２からの光束が回折格子３６で回折され、その１次回折光が集光レンズ３１で第１の缶３２内の受光素子３３に集光される。また、受光素子３３に集光された光束の波長と異なる波長で第２の缶４２内の発光素子３４から発した光束が、レンズ４３、透過孔４０及び集光レンズ３１を介して回折格子３６を透過し、０次光として光ファイバ１の端部２に集光される。このように、入射光を回折１次光とし、出射光を０次光とすることで、発光素子３４と光ファイバ１の端部２との軸合わせが比較的容易となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。
【００４４】
また、受光素子３３を収容した第１の缶３２を光ファイバ１の端部２に対し光軸方向Ｐに接近して配置し、発光素子３４を収容した第２の缶４２を光ファイバ１の端部２に対し光軸方向Ｐに遠く離れるように配置したので、受光素子３３と発光素子３４とが光軸方向Ｐに離れるので、両者間の光学的クロストークを低減できる。また、発光素子３４を設けた第２の基板３８は円板４１に覆われ密閉されており、レンズ４３以外からは光が出射せず、かつ、受光素子３３が発光素子３４と対向しないので、発光素子３４からの出射光が受光素子３３に入射することが殆どなく、発光素子３４と受光素子３３との間の光学的クロストークを低減できる。更に、光遮蔽部材３２により、受光素子３３への入射光と発光素子３４からの出射光とを確実に分離し遮蔽できるので、入射光と出射光との干渉を防止でき、光学的クロストークを更に低減できる。
【００４５】
また、第１の缶３２と第２の缶４２とは空間的に離れて配置され、第１の基板３５と第２の基板３８とは互いに独立するので、発光素子３４と受光素子３３との電気的クロストークを低減できる。
【００４６】
図１の光通信モジュールは、波長分割多重方式による波長の異なる光信号を伝送する光通信システムに適用可能であり、例えば、ユーザのパソコン等の装置端末に使用され、光ファイバ１が光通信システムの光ケーブル網に接続される一方、複数の端子３９が例えばルータ等の接続機器の差込口に差し込まれ、パソコン等と接続される。
【００４７】
図１の光通信モジュールによれば、光ファイバ１内で伝送されてきた例えば波長１．５μｍの入力光信号が端部２から出射すると、回折格子３６で所定の回折角で回折されて屈折した１次回折光が集光レンズ３１により、第１の缶３２の隔壁部３２ａの貫通孔３２ｂを通過して受光素子３３に集光され、受光素子３３で変換された電気信号が端子３９から出力する。
【００４８】
一方、受光素子３３に入射した光の波長と異なる波長、例えば波長１．３μｍで第２の缶４２の発光素子３４から出射した光が、レンズ４３により第１の缶３２の第１の基板３５の透過孔４０に集光されて通過し、更に光遮蔽部材３２の貫通孔３２ｃを通過し、集光レンズ３１に入射し回折格子３６を透過して０次光として光ファイバ１の端部２に集光され、出力光信号として光ファイバ１内で伝送されていく。
【００４９】
以上のようにして、図１の光通信モジュールにより波長の異なる光信号が同じ光ファイバ１内で上り及び下りの双方向に伝送されることで、パソコン等によりインターネット等を介して通信を行うことが可能となる。
【００５０】
上述のように図１の光通信モジュールは、受光素子３３と発光素子３４とを光軸方向Ｐに離して配置するので、筐体３０の径は大きくならず、コンパクトに構成できるとともに、入射光と出射光とを分離可能にでき、小型化及び低コスト化を達成している。
【００５１】
また、上述の小型化のために第１の缶３２の受光素子３３への入射光の光路と、第２の缶４２内の発光素子３４からの出射光の光路との間の、光ファイバの中心軸に対し直交する方向の距離が比較的短くなっても、光信号を送信・受信する際に光遮蔽部材３２により入射光と出射光が確実に分離され、また発光素子３４からの光が受光素子３３に入射することを確実に防止し、受光素子３３と発光素子３４とが電気的に確実に絶縁できるので、発光素子３４と受光素子３３との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができる。このため、安定した光通信が可能となる。
【００５２】
また、回折格子３６を集光レンズ３１に形成し、両者を一体化することで、部品点数が減り、両者の軸合わせが不要となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。なお、回折格子３６を集光レンズ３１の光ファイバ１の端部２と反対側のレンズ面に形成してもよい。また、集光レンズ３１の両レンズ面に回折格子を形成することで、回折角を大きくすることができる。また、集光レンズ３１のレンズ面の一方に分光用回折格子を形成し、他方に楕円状パターンの回折格子を形成することで、光通信モジュールにおける結合効率を向上させることができる。
【００５３】
〈第２の実施の形態〉
【００５４】
図２は第２の実施の形態による光通信モジュールの概略的な構成を示す側面図である。図３は図２の受光素子と発光素子のカバーを取り外して内部を見た斜視図である。図４は図２の受光素子と発光素子を正面から見た正面図である。
【００５５】
図２に示すように、第２の実施の形態による光通信モジュールは、光ファイバ１の端部２の近傍に配置され端部２側のレンズ面に回折格子５６が形成された集光レンズ５０と、集光レンズ５０からの光束が入射窓５１ａを通して入射する受光素子５３を収容した第１の缶５１と、集光レンズ５０に入射させるように光束を出射窓５２ａから出射する発光素子５４を収容した第２の缶５２と、を筐体６０内に備える。
【００５６】
図２の光通信モジュールは光ファイバ１が延びる光軸方向Ｐに全体として細長く構成されている。光ファイバ１は光通信システムの光ケーブル網に接続可能になっており、円柱状の保持体３内に貫通して保持され、その端部２が保持体３の端面で露出している。
【００５７】
図２，図３のように、第１の缶５１は入射窓５１ａが形成されたカバー部材で覆われており、その内部には、円形状の基板５５上に例えばフォトダイオードからなる受光素子５３が形成されている。
【００５８】
受光素子５３は、図３のように、アレー状に並べられた複数の受光部５３ａ、５３ｂ、５３ｃを備え、回折格子５６による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各受光部５３ａ、５３ｂ、５３ｃに入射するようになっている。
【００５９】
また、第２の缶５２は出射窓５２ａが形成されたカバー部材に覆われており、その内部に壁部５２が基板５７から直立して設けられ、例えばレーザダイオードからなる発光素子５４が壁部５２の壁面に略半円のすり鉢状に形成された穴５２ａの底部に設けられている。このため、発光素子５４が穴５２ａの底部に配置されても、発光素子５４からの光がけられてしまうおそれはない。
【００６０】
また、第２の缶５２の基板５７上には、発光素子５４からの光を受光するためにフォトダイオード等からなるモニタ用受光素子５４ａが配置されている。モニタ用受光素子５４ａの受光信号をフィードバックすることで、発光素子５４の発光光量が一定になるように制御される。
【００６１】
図２のように、第１の缶５１の第１の基板５５上の受光素子５３及び第２の缶５２の第２の基板５７上の発光素子５４は、筐体６０の端部に設けられた複数の端子５９と電気的に接続されている。
【００６２】
また、図２〜図４のように、第１の缶５１及び第２の缶５２内の受光素子５３と発光素子５４とは、各缶５１，５２の中心５１ｂ、５２ｂから偏った位置に配置されている。図４のように、第１の缶５１及び第２の缶５２のカバー部材には、受光素子５３と発光素子５４とにそれぞれ対応して、入射窓５１ａ及び出射窓５２ａが中心５１ｂ、５２ｂから偏った位置に設けられている。
【００６３】
また、図４のように、第１の缶５１と第２の缶５２とは、入射窓５１ａと出射窓５２ａとの各中心を結ぶ距離ｄが最短距離となるような相対位置で配置されており、入射窓５１ａの中心、中心５１ｂ、出射窓５２ａの中心、及び中心５２ｂが図４の破線で示すようにほぼ一直線上に並ぶように配置されている。
【００６４】
集光レンズ５０の回折格子５６が光ファイバ１の端部２に近接しており、光ファイバ１の端部２からの光束が回折格子５６で回折され、その１次回折光が集光レンズ５０で第１の缶５１内の入射窓５１ａを通して受光素子５３に集光される。また、受光素子５３に集光された光束の波長と異なる波長で第２の缶５２内の発光素子５４から出射窓５２ａを通して出射した光束が集光レンズ５０を介して回折格子５６を透過し、０次光として光ファイバ１の端部２に集光される。このように、入射光を回折１次光とし、出射光を０次光とすることで、発光素子５４と光ファイバ１の端部２との軸合わせが容易となり、光通信モジュールの組み立て性が向上する。
【００６５】
図１の光通信モジュールは、波長分割多重方式による波長の異なる光信号を伝送する光通信システムに適用可能であり、例えば、ユーザのパソコン等の装置端末に使用され、光ファイバ１が光通信システムの光ケーブル網に接続される一方、複数の端子５９が例えばルータ等の接続機器の差込口に差し込まれ、パソコン等と接続される。
【００６６】
図１の光通信モジュールによれば、光ファイバ１内で伝送されてきた例えば波長１．５μｍの入力光信号が端部２から出射すると、回折格子５６で所定の回折角で回折されて屈折した１次回折光が集光レンズ５０により入射窓５１ａを通して受光素子５３に集光され、受光素子５３で変換された電気信号が端子５９から出力する。
【００６７】
一方、受光素子５３に入射した光の波長と異なる波長、例えば波長１．３μｍで発光素子５４から出射した光が出射窓５２ａを通して集光レンズ５０に入射し回折格子５６を透過して０次光として光ファイバ１の端部２に集光され、出力光信号として光ファイバ１内で伝送されていく。
【００６８】
以上のようにして、図２の光通信モジュールにより波長の異なる光信号が同じ光ファイバ１内で上り及び下りの双方向に伝送されることで、パソコン等によりインターネット等を介して通信を行うことが可能となる。
【００６９】
また、図２の光ファイバ１の端部２からの波長の異なる光は回折格子５６で各波長に応じて回折角が変化し、各受光部５３ａ〜５３ｃにそれぞれ入射する。このため、光多重信号の各波長は、例えば、発光素子５４からの出射光波長λ０が１．３１μｍであり、光ファイバ１の端部２から入射する光の波長がλ１＝１．４７μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５１μｍであるが（図７（ａ）参照）、かかる波長の異なる複数の光信号を各受光部５３ａ〜５３ｃで別々に受光できる。このように下り波長多重（ＷＤＭ）通信を行うことで、各波長の光信号に乗せられた種々のデータ、例えば、デジタルテレビ放送、動画、静止画、音声、デジタルデータ通信などを一本の光ファイバを通して受信できる。
【００７０】
上述のように図２の光通信モジュールは、受光素子５３を収容した第１の缶５１と、発光素子５４を収容した第２の缶５２とを別々の缶として配置するので、発光素子５４と受光素子５３との間の電気的及び光学的なクロストークを低減させることができる。このため、安定した光通信が可能となる。
【００７１】
また、第１の缶５１と第２の缶５２とを接近して配置し、偏心位置に設けた入射窓５１ａと、偏心位置に設けた出射窓５２ａとが最短距離になるように配置することで、回折格子５６による分離角が小さい場合にも対応でき、光通信モジュールの小型化を達成できる。
【００７２】
なお、回折格子５６を集光レンズ５０の光ファイバ１の端部２と反対側のレンズ面に形成してもよい。また、集光レンズ５０の両レンズ面に回折格子を形成することで、回折角を大きくすることができる。また、集光レンズ５０のレンズ面の一方に分光用回折格子を形成し、他方に楕円状パターンの回折格子を形成することで、光通信モジュールにおける結合効率を向上させることができる。
【００７３】
以上のように本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、図１では、第１の基板３５に発光素子を配置し、第２の基板３８に受光素子を配置するように構成してもよい。
【００７４】
また、図１の光通信モジュールの変形例を図７（ａ）、（ｂ）に示すが、受光素子３３は、図７（ｂ）のように、アレー状に並べられた複数の受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃを備え、回折格子３６による回折角度の異なる回折光がその回折角度に応じて各受光部３３ａ、３３ｂ、３３ｃに入射するようになっている。
【００７５】
また、円筒状の鏡筒３２’内に設けられ比較的小型の第１の缶４９内に受光素子３３が収容され、第１の缶４９の上面に設けられた光透過孔４９ａを通して集光レンズ３１からの光が受光素子３３に入射する。図７（ｂ）では、隔壁部３２ａ及び貫通孔３２ｂ、貫通孔３２ｃ、更に第１の缶４９、光透過孔４９ａにより光遮蔽部材を構成し、受光素子３３への入射光と発光素子３４からの出射光とを光学的に分離し更に効果的に遮蔽できる。
【００７６】
なお、図７では、図１の発光素子を出射した光を通す透過孔４０は省略されている。また、第１の缶４９の基板３５から受光素子３３の電気信号を取り出すための端子３５ａが延びている。
【００７７】
図７（ａ）、（ｂ）のように、光ファイバ１の端部２からの波長の異なる光は回折格子３６で各波長に応じて回折角が変化し、各受光部３３ａ〜３３ｃにそれぞれ入射する。このため、光多重信号の各波長は、例えば、発光素子３４からの出射光波長λ０が１．３１μｍであり、光ファイバ１の端部２から入射する光の波長がλ１＝１．４７μｍ、λ２＝１．４９μｍ、λ３＝１．５１μｍであるが、かかる波長の異なる複数の光信号を各受光部３３ａ〜３３ｃで別々に受光できる。このように下り波長多重（ＷＤＭ）通信を行うことで、各波長の光信号に乗せられた種々のデータ、例えば、デジタルテレビ放送、動画、静止画、音声、デジタルデータ通信などを一本の光ファイバを通して受信できる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施の形態による光通信モジュールの内部を縦割にして示す斜視図である。
【図２】第２の実施の形態による光通信モジュールの概略的な構成を示す側面図である。
【図３】図２の受光素子と発光素子のカバーを取り外して内部を見た斜視図である。
【図４】図２の受光素子と発光素子を正面から見た正面図である。
【図５】送信・受信の各光をフィルタにより分離する従来の光モジュールを示す断面図である。
【図６】レンズ上に回折格子を設けて送信・受信の各光を分離する従来の別の光モジュールを示す断面図である。
【図７】図１の光通信モジュールの変形例を示す図であり、光通信モジュールの内部を縦割にして示す斜視図（ａ）及び要部を拡大して示す斜視図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 光ファイバ
２ 端部（光ファイバ端末）
３０ 筐体
３１ 集光レンズ
３２ 光遮蔽部材
３２ 第１の缶
３２ａ 隔壁部
３２ｂ 貫通孔
３２ｃ 貫通孔
３３ 受光素子
３３ａ，３３ｂ，３３ｃ 複数の受光部
３４ 発光素子
３５ 第１の基板
３６ 回折格子
３７ 空洞
３８ 第２の基板
３９ 端子
４０ 透過孔（光透過部）
４２ 第２の缶
４３ レンズ（発光素子から出射された光を結像させるレンズ）
３２’ 鏡筒
４９ 第１の缶
５０ 集光レンズ
５１ 第１の缶
５１ 集光レンズ
５１ａ 入射窓
５１ｂ 中心
５２ 第２の缶
５２ａ 出射窓
５２ｂ 中心
５３ 受光素子
５３ａ，５３ｂ，５３ｃ 複数の受光部
５４ 発光素子
５５ 第１の基板
５６ 回折格子
５７ 第２の基板
５９ 端子
６０ 筐体
Ｐ 光軸方向
ｄ 距離
【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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