(57)【要約】  【課題】  自局の発光素子が出力する光信号の一部がクラッドモードとして伝播して自局の受光部に入射することによる受信特性の劣化を抑制することができる光モジュールを提供する。  【解決手段】  通信先からの伝送路に結合される第１のフォトニック結晶光導波路（フォトニック結晶で囲まれた（又は境界が定義された）導波路）３、発光素子７、受光素子６、発光素子からの送信光信号は透過して第１のフォトニック結晶光導波路に入射し、第１の光ファイバからの入力光信号は反射して受光素子に入射するように配置される波長分割多重素子５、波長分割多重素子と発光素子との間に導波路を与える第２のフォトニック結晶光導波路１を備えている。第１及び第２のフォトニック結晶光導波路を形成するフォトニック結晶材料２、４は、使用する光信号の周波数帯を禁制帯とするようなフォトニック結晶からなる。【選択図】  図１
2005062505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光通信に用いるポートの役割を果たす第１のフォトニック結晶光ファイバと、前記発光素子からの前記送信光信号を透過させて前記第１のフォトニック結晶光ファイバに入射させ、前記第１のフォトニック結晶光ファイバから入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射させるように製造・配置された光合波分波手段と、前記光合波分波手段と前記発光素子との間に光路を与える第２のフォトニック結晶光ファイバと、前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ基板とを備えた双方向光モジュール。
【請求項２】
入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光導波部分を除く部分はフォトニック結晶からなる基板に斜めの切り込みを前記光導波部分を含めて入れることにより第１の光導波部及び第２の光導波部を備えたフォトニック結晶光導波基板と、前記切り込みに挿入されて、前記発光素子からの送信光信号は透過して前記第１の光導波部に入射させ、前記第１の光導波部から入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射するように構成された光合波分波手段とを備えた双方向光モジュール。
【請求項３】
前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバを埋め込み接着した基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングした請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項４】
前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバが埋め込まれた基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記受光素子を前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に接着した請求項１に記載の双方向光モジュール。
【請求項５】
前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングした請求項２に記載の双方向光モジュール。
【請求項６】
前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を接着した請求項２に記載の双方向光モジュール。
【請求項７】
前記接着に用いる接着剤の屈折率が、前記フォトニック結晶光ファイバ又は前記フォトニック結晶光導波基板の屈折率にほぼ等しい請求項３、４又は６に記載の双方向光モジュール。
【請求項８】
前記基板は、石英系のガラス、シリコン結晶及びポリマーのいずれか１つからなる請求項２、５又は６に記載の双方向光モジュール。
【請求項９】
前記光合波分波手段として波長分割多重素子を用いる請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
【請求項１０】
前記光合波分波手段としてハーフミラーを用いる請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
【請求項１１】
前記フォトニック結晶の禁制帯が、送信光信号の送信波長と受信光信号の受信波長を実質的に含む請求項１から１０のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１つに記載の双方向光モジュールと、伝送すべき電気信号を前記双方向光モジュールに含まれる前記発光素子を駆動できる信号に変換する駆動回路と、前記双方向光モジュールに含まれる前記受光素子の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号からデータ信号とクロック信号を再生する電気回路を備えることにより、一芯双方向光通信を行う装置。
【請求項１３】
前記装置が光送受信装置である請求項１２に記載の双方向光通信を行う装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光送受信装置を２つ備え、前記２つの光送受信装置を伝送用光ファイバにより相互に接続し、前記光信号と前記第２の光信号に異なる波長を用いた一芯双方向光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一芯の光ファイバにより双方向の光通信を具現化する一芯双方向光通信システムにおいて入力される電気信号を光信号に変換して光ファイバに出力するとともに、光ファイバから入力される光信号を電気信号に変換して出力する一芯双方向光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ブロードバンドネットワーク社会の到来により、通信の高速化・大容量化が求められている。こうした要求にこたえることのできるシステムの１つに光通信システムが挙げられるが、この光通信システムの構成要素の中でもキーデバイスとなるのは光モジュールであり、これまで様々なタイプのものが提案されてきた。
例えば、従来の一芯双方向光モジュール及びその動作を概念的に図１６に示す（下記の特許文献１、特許文献２参照）。図１６において、光ファイバを斜めに切断して得た第１の光ファイバ６１＋６２（以降、コアｘとクラッドｙかならなる光ファイバを「光ファイバｘ＋ｙ」のように表す）と第２の光ファイバ６３＋６４との間に、第１の光ファイバ６１＋６２からの光信号を通過させるとともに、第２の光ファイバ６３＋６４からの光信号を反射させる波長選択フィルタ５が配置されている。光モジュールは、さらに発光素子７、発光素子７が出力する光信号を集光するためのレンズ６７、波長選択フィルタ５が反射した第２の光ファイバ６３＋６４からの光信号を受信する受光素子６からなる。以上の要素は、互いに光学的に効率よく結合されるように位置決めした状態でフェルール、割りスリーブなど種々の指示部材及び接着剤によって固定される。
【０００３】
入力される電気信号に応じて発光素子７は光信号を発する。この光信号は、レンズ６７により集光されて第１の光ファイバ６１＋６２のコア６１に入力され、波長選択フィルタ５を通過し、第２の光ファイバ６３＋６４に出力される。一方、第２の光ファイバ６３＋６４のコア６３から入力される光信号は、波長選択フィルタ５により反射され、受光素子６に入力され、電気信号に変換される。このように、上記従来の光モジュールでも、入力される光信号を電気信号に変換して出力するとともに、入力される電気信号を光信号に変換して出力することができ、一芯の伝送用光ファイバで送受信用の光信号をやり取りする一芯双方向の光通信を具現化することができる。
【特許文献１】特開２０００-１２１８６７号公報（段落番号００３７〜００４２、図４）
【特許文献２】特開２００１-２０８９３２号公報（要約、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の光モジュールにおいては、発光素子７が出力した光信号がレンズ６７により十分に集光されず、クラッド６２にも入力されてしまい、クラッドモードとして伝播し、反射屈折により、迷光として受光素子６に入力され、受信光に対して妨害光となってしまうという問題があった。この点は、図１７に示すように、レンズ６７を用いることなく、発光素子７の出力光を直に光ファイバ６１＋６２に結合させるタイプの光モジュールも同様である。
したがって、発光素子からの光信号の一部がクラッドモードとして伝播して自局の受光素子に入射するのを防ぐことができる光モジュールが望まれる。
また、発光素子からの光信号の一部がクラッドモードとして伝播して自局の受光素子に入射するのを防ぐことができる光モジュールを用いて、妨害光が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信が可能な装置が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために請求項１に記載の双方向光モジュールは、入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光通信に用いるポートの役割を果たす第１のフォトニック結晶光ファイバと、前記発光素子からの前記送信光信号を透過させて前記第１のフォトニック結晶光ファイバに入射させ、前記第１のフォトニック結晶光ファイバから入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射させるように製造・配置された光合波分波手段と、前記光合波分波手段と前記発光素子との間に光路を与える第２のフォトニック結晶光ファイバと、前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ基板とを備える。この構成により、フォトニック結晶光ファイバのクラッドには伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。
【０００６】
請求項２に記載の双方向光モジュールは、入力される電気信号に応じて送信光信号を発する発光素子と、入射される光信号を電気信号に変換する受光素子と、光導波部分を除く部分はフォトニック結晶からなる基板に斜めの切り込みを前記光導波部分を含めて入れることにより第１の光導波部及び第２の光導波部を備えたフォトニック結晶光導波基板と、前記切り込みに挿入されて、前記発光素子からの送信光信号は透過して前記第１の光導波部に入射させ、前記第１の光導波部から入力される受信光信号を反射して前記受光素子に入射するように構成された光合波分波手段とを備える。この構成により、フォトニック結晶部分には送信光信号が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバを埋め込み接着した基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングしたものである。これにより、請求項１と同様の効果が得られる。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、前記第１のフォトニック結晶光ファイバ、前記光合波分波手段及び前記第２のフォトニック結晶光ファイバを埋め込んだ前記基板は、フォトニック結晶光ファイバが埋め込まれた基板に斜めの切り込みを少なくとも前記フォトニック結晶光ファイバのコアに到達するまで入れ、前記切り込みに板状の光合波分波手段を斜めに挿入したものであり、前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記受光素子を前記基板の前記光合波分波手段の近傍部分に接着したものである。この構成により、受光素子の出力信号をモニタリングしながら受光素子の実装位置を決定するアクティブアラインメントが可能となり、妨害光が少なく、受信特性が優れ、小型化された低価格の一芯双方向光モジュールを実現することができる。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の双方向光モジュールにおいて、前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を直接ボンディングしたものである。これにより、請求項２と同様の効果が得られる。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の双方向光モジュールにおいて、前記受光素子を電気回路用基板に直接ボンディングした後、前記フォトニック結晶光導波基板の前記光合波分波手段の近傍部分に前記受光素子を接着したものである。この構成により、受光素子の出力信号をモニタリングしながら受光素子の実装位置を決定するアクティブアラインメントが可能となり、妨害光が少なく、受信特性が優れ、小型化された低価格の一芯双方向光モジュールを実現することができる。
【００１１】
請求項７に記載の発明は、請求項３、４又は６に記載の双方向光モジュールにおいて、前記接着に用いる接着剤の屈折率が、前記フォトニック結晶光ファイバ又は前記フォトニック結晶光導波基板の屈折率にほぼ等しいものである。この構成により、フォトニック結晶光ファイバと接着剤の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信システム用の光モジュールを得ることができる。
【００１２】
請求項８に記載の発明は、請求項２、５又は６に記載の双方向光モジュールにおいて、前記基板は、石英系のガラス、シリコン結晶及びポリマーのいずれか１つからなるものである。この構成により、石英系のガラス、シリコン結晶又はポリマーは光通信に使用している信号光の波長帯に対して透明であるため、フォトニック結晶光ファイバと基板の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信システム用の光モジュールを提供することができる。
【００１３】
請求項９に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合波分波手段として波長分割多重素子を用いるものである。この構成により、請求項１又は２と同様の効果を得ることができる。
【００１４】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合波分波手段としてハーフミラーを用いるものである。この構成により、請求項１又は２と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記フォトニック結晶の禁制帯が、送信光信号の送信波長と受信光信号の受信波長を実質的に含むものである。この構成により、フォトニック結晶部分には送信光信号が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性を改善することができる。
【００１６】
請求項１２に記載の装置は、請求項１から１１のいずれか１つに記載の双方向光モジュールと、伝送すべき電気信号を前記双方向光モジュールに含まれる前記発光素子を駆動できる信号に変換する駆動回路と、前記双方向光モジュールに含まれる前記受光素子の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号からデータ信号とクロック信号を再生する電気回路を備えることにより、一芯双方向光通信が可能である。
【００１７】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の双方向光通信を行う装置において、前記装置を光送受信装置としたものである。この構成により、一芯双方向光通信が可能な光送受信装置を得ることができる。
【００１８】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の光送受信装置を２つ備え、前記２つの光送受信装置を伝送用光ファイバにより相互に接続し、前記光信号と前記第２の光信号に異なる波長を用いた一芯双方向光伝送システムである。この構成により、妨害光が少なく、受信特性が優れた波長分割多重方式の一芯双方向光伝送システムを得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、光導波路として、送受信に用いる周波数に対応する禁制帯を有するフォトニック結晶で囲んだ光導波路を用いることにより、フォトニック結晶部分にはその周波数の伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性が改善できる一芯双方向光モジュールを得ることができる。
【００２０】
また、本発明の一実施の形態によれば、クロストークの影響を低減させた光モジュールを用いることにより、優れた受信特性で一芯双方向通信が可能な装置を得ることができる。これには、光送受信装置や光送受信モジュールも含まれる。
【００２１】
また、本発明の別の実施の形態によれば、送信側及び受信側の双方に本発明の光送受信装置を備え、光ファイバで接続することにより、優れた受信特性で一芯双方向通信が可能な光送受信システムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態と添付図面により本発明を詳細に説明する。
なお、複数の図面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
図１は、本発明の技術思想を説明するために本発明の光モジュールを概念的に表した図である。図１の本発明による光モジュールは、次の点を除いて図１６の光モジュールと同じである。すなわち、図１の構成によれば、導波路１、３を導波路１、３と屈折率の異なる材質で囲む代わりに、導波路１、３をフォトニック結晶材料２、４でそれぞれ囲む又は被覆している。
【００２３】
具体的には、フォトニック結晶材料（例えば、フォトニック結晶光ファイバのクラッド）２、４の部分に光波長サイズの屈折率の異なる物質を周期的に配列した周期構造を持たせることにより、フォトニック・バンド・ギャップ（ＰＢＧ）を形成することができる。このＰＢＧの大きさをＥｇで表すと、Ｅｇ＝ｈｃ／λ（ｈはプランク定数、ｃは光速）で対応する波長λの光はフォトニック結晶中に進入できないので、フォトニック結晶は波長λに対しては光絶縁体となる。したがって、光信号として使用する波長に応じたＰＢＧを持つような周期的構造をフォトニック結晶材料（又はクラッド）２の部分に形成すればよい。これにより、発光素子７からの光信号が導波路被覆部（すなわち、フォトニック結晶材料）２を通って受光素子６に入射するのを防ぐことができる。なお、フォトニック結晶光ファイバは、空孔（ホール）を周期的に配列した構造を持つので、マイクロ構造（Microstructured）光ファイバ又はホーリー（Holey）光ファイバとも称する。本発明の原理は、図１７に示したタイプの光モジュールにも適用できる。
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
図２は、本発明の第１の実施の形態による光モジュールの斜視図である。図３、図４は、図２の光モジュールを平面Ｐａ及びＰｂでそれぞれ切断したときの断面図である。図２〜図４において、本発明の第１の実施の形態の光モジュール３０は、発光素子７がボンディングされたチップキャリア９と、フォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４と波長分割多重素子５が埋め込まれたガラス基板１０と、ガラス基板１０にフリップチップボンディングされた受光素子６で構成されている。ガラス基板１０にはあらかじめフォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４を埋め込むための溝が切られており、その溝にフォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４を埋め込んで、接着剤１１で固定されている。ここでガラス基板１０に代えて光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板でもよい。光信号を多重化・分離する波長分割多重（ＷＤＭ）素子５を挿入するための溝は、フォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４を接着した後に、ガラス基板１０にフォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４ごとに作られ、波長分割多重素子５が挿入されて接着される。受光素子６には、ハンダバンプ８がつけられており、ハンダバンプ８を用いてガラス基板１０にフルップチップボンディングされる。このときに、受光素子６の実装位置はマーカがつけられた位置に正確にボンディングされる。なお、接着剤１１の屈折率は、フォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４のそれと等しいことが望ましい。
【００２５】
なお、フォトニック結晶光ファイバ１＋２、３＋４のクラッド２、４のＰＢＧの大きさＥｇは、送信に使用する波長λ１と受信に使用する波長λ２の、例えば平均に応じて決定される。換言すれば、クラッド２、４のフォトニック結晶の禁制帯が送受信用の波長λ１、λ２を含むように設計する。
【００２６】
以上のように構成された光モジュール３０の動作を説明する。まず、発光素子７に入力された電気信号は光信号に変換され、フォトニック結晶光ファイバ１＋２のコア１とクラッド２に入射する。ここで、クラッド２に入射した光信号はフォトニック結晶光ファイバの禁制帯となるように設定されているため、クラッド２の周期構造により減衰され、フォトニック結晶光ファイバのコア１に入力された光信号のみが伝播される。コア１に入力され、伝播された光信号は、波長分割多重素子５を通過し出力される。一方、コア３から入力される光信号は、波長分割多重素子５により反射され、受光素子６に入射し、電気信号に変換され、出力される。
【００２７】
このように本発明の第１の実施の形態の光モジュール３０によれば、フォトニック結晶光ファイバを備えることにより、光ファイバのクラッド中を伝播するクラッドモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。
【００２８】
＜第２の実施の形態＞
図５は、本発明の第２の実施の形態による光モジュールの斜視図である。図６、図７は、図５の光モジュールを平面Ｐａ及びＰｂでそれぞれ切断したときの断面図である。図５〜図７において、本発明の第２の実施の形態の光モジュール３０ａは、第１の実施の形態と比べて、受光素子６ａを電気回路用基板２２にボンディングした後に、ガラス基板１０に接着剤２０により接着することが、第１の実施の形態と構成を異にしている。受光素子６ａは、光信号が裏面から入力されるため、受光効率を高めるために裏面をエッチングにより一部削除したものであってもよい。また、ガラス基板１０に換えて光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板でもよい。電気回路用基板２２には、電気コネクタ２４が、電気配線２３により接続されている。電気配線２３は、機械的自由度が高いフレキシブル基板などでもよい。受光素子６ａは、ガラス基板１０に接着する際に、フォトニック結晶光ファイバのコア３に光信号を入力しながら、電気コネクタ２４を介して出力電気信号をモニタリングすることができるため、出力電気信号が適当な値になるように位置を決めることができる。なお、接着剤２０の屈折率は、使用するフォトニック結晶光ファイバのクラッド２、４の屈折率と等しいことが望ましい。
【００２９】
以上のように構成された光モジュール３０ａの動作を図７を用いて説明する。
まず、発光素子７に入力された電気信号は光信号に変換され、この光信号はフォトニック結晶光ファイバのコア１とクラッド２に入射する。ここで、クラッド２に入射した光信号はフォトニック結晶光ファイバ１＋２の禁制帯となるように設定されているため、クラッド２の周期構造により減衰され、フォトニック結晶光ファイバのコア１に入射した光信号のみが伝播される。コア１に入射して伝播した光信号は、波長分割多重素子５を通過し出力される。一方、コア３から入力される光信号は、波長分割多重素子５により反射され、受光素子６ａに入射し、電気信号に変換され、出力される。
【００３０】
このように本発明の第２の実施の形態の光モジュールによれば、フォトニック結晶光ファイバを備えることにより、光ファイバのクラッド中を伝播するクラッドモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。さらに、受光素子の位置決めが出力信号をモニタリングしながらできる（アクティブアラインメント）ため、簡単化することができ、低価格化することができる。
【００３１】
＜第３の実施の形態＞
図８は、本発明の第３の実施の形態による光モジュールを示す斜視図である。図９、図１０は、図８の光モジュール３０ｂを平面Ｐａ及びＰｂでそれぞれ切断したときの断面図である。図８〜図１０の光モジュール３０ｂは、次の点を除けば、図２〜図４の光ファイバ３０と同じである。すなわち、図８〜図１０では、ガラス基板１０をフォトニック結晶基板２６で置き換え、接着剤１１と光ファイバ１＋２とを導波路２７で置き換え、接着剤１１と光ファイバ３＋４とを導波路２８で置き換えてある。導波路２７、２８を形成したフォトニック結晶基板２６に波長分割多重素子５を挿入するための溝を作り、この溝に波長分割多重素子５を挿入接着することにより、導波路２７、２８とこれに挟まれた波長分割多重素子５からなる光学系が形成される。なお、接着に用いる接着剤の屈折率は、フォトニック結晶基板２６の屈折率と等しいことが好ましい。なお、フォトニック結晶基板２６のＰＢＧの大きさＥｇは、送信に使用する波長λ１と受信に使用する波長λ２の、例えば平均に応じて決定する。換言すれば、フォトニック結晶基板２６のフォトニック結晶の禁制帯が送受信用の波長λ１、λ２を含むように設計する。
【００３２】
以上のように構成された光モジュール３０ｂについて、図１０を用いてその動作を説明する。まず、発光素子７に入力された電気信号は光信号に変換され、フォトニック結晶光導波路（フォトニック結晶材料で囲まれた（境界が定義された）導波路の意味である）２７に入力される。ここで、フォトニック結晶導波路２７に入力された光信号はフォトニック結晶基板２６の禁制帯となるように設定されているため、フォトニック結晶基板２６の周期構造により減衰され、フォトニック結晶導波路２７に入力された光信号のみが伝播される。伝播された光信号は、波長分割多重素子５を通過し出力される。一方、フォトニック結晶導波路２８から入力される光信号は、波長分割多重素子５により反射され、受光素子６に入射され、電気信号に変換され、出力される。
【００３３】
このように本発明の第３の実施の形態の光モジュールによれば、フォトニック結晶導波路を備えることにより、導波路以外を伝播するモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。
【００３４】
＜第４の実施の形態＞
図１１は、本発明の第４の実施の形態による光モジュールを示す斜視図である。図１２、図１３は、図１１の光モジュール３０ｃを平面Ｐａ及びＰｂでそれぞれ切断したときの断面図である。図１１〜図１３の光モジュール３０ｃは、図５〜図７の光モジュール３０ａの構成要素１〜５、１０を図８〜１０の構成要素２６〜２８、５で置き換えたものである。
【００３５】
したがって、本発明の第４の実施の形態の光モジュール３０ｃによれば、フォトニック結晶導波路を備えることにより、導波路以外を伝播するモードを抑制することができ、自局の光信号が受信光信号を妨害することがなくなるため、良好な受信特性を得ることができる。さらに、受光素子の位置決めが出力信号をモニタリングしながらできるため、簡単化することができ、低価格化することができる。
【００３６】
＜第５の実施の形態＞
図１４は、本発明の第１から第４の実施の形態による双方向光モジュール３０、３０ａ、３０ｂ又は３０ｃ（以下、一括して「光モジュール３０」と記す）を用いて一芯双方向光通信を行う装置の光送受信回路又は光送受信モジュールを示す略ブロック図である。図１４において、光送受信回路３８は、上述の光モジュール３０と、光モジュール３０の受光素子６又は６ａからの受信信号の増幅を行う増幅回路３５と、受信信号からクロック成分を抽出するクロック再生回路３６と、受信信号とクロック信号からデータ信号を再生するデータ再生回路３７と、光モジュールに含まれる発光素子７を駆動するための駆動回路３４を含む。また、光送受信回路３８は、伝送用光ファイバ３２と光学的に結合されている。
【００３７】
以上のように構成された光送受信回路３８の動作を説明する。
伝送用光ファイバ３２により伝送されてきた光信号は、光送受信回路３８の光モジュール３０に入力される。光モジュール３０に入力された光信号は、波長分割多重素子５で反射され、受光素子６又は６ａに入射して電気信号に変換され、増幅回路３５に出力される。増幅回路３５により増幅された電気信号は二分岐され、一方はクロック再生回路３６へ、他方はデータ再生回路３７へ入力される。クロック再生回路３６は、入力された電気信号からクロック信号を生成して、データ再生回路３７及びその他の回路部分に供給する。また、データ再生回路３７は、入力される電気信号をクロック再生回路３６から入力されるクロック信号を用いて波形整形を行うことによりデータ信号を再生する。また、光送受信回路３８において送信すべき信号（データ）は、駆動回路３４を通して光モジュール３０の発光素子７に入力されて光信号に変換され、波長分割多重素子５を透過して伝送用光ファイバ３２に結合される。
【００３８】
このように本発明の第５の実施の形態の装置によれば、自局の光信号が受信光信号を妨害することなく、良好なデータ信号とクロック信号を得ることができる。本発明の第５の実施の形態は、一芯双方向光通信を行うものであれば、独立した装置に対しても、システムの一部を構成する光送受信モジュールに対しても応用することができる。
【００３９】
＜第６の実施の形態＞
図１５は、本発明の第６の実施の形態による光伝送システムの略ブロック図を示す。図１５の光伝送システムは、光送受信を行う２つの装置３９、４０を伝送用光ファイバ３２で接続したものである。２つの装置３９、４０は、それぞれ一芯双方向光通信を行うために図１４の光送受信回路（又は光モジュール３０）３８を備えている。２つの装置３９、４０の各光送受信回路３８は、互いに通信が成立するように、一方が出力する光信号の波長を他方が受信できるように、受光素子及び波長分割多重素子が選定されている。また、各光送受信回路３８は、送受信に異なる周波数を用いることが好ましい。
【００４０】
例えば、装置３９の光送受信回路３８が、１．３μｍ帯の光を送信し、１．５μｍ帯の光を受信するなら、装置４０の光送受信回路３８は、１．５μｍ帯の光を送信し、１．３μｍ帯の光を受信するという具合に、送受信に逆の周波数帯を用いる。このように、送信する光信号と受信する光信号の波長が異なる２つの光送受信装置３８を伝送用光ファイバ３２で接続して対向させることにより、自局の光信号が受信信号を妨害することなく、良好な一芯双方向の光通信を行うことが可能となる。
以上述べた実施の形態では、波長分割多重素子を用いたが、これに代えて、ハーフミラーを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明によれば、光導波路として、送受信に用いる周波数に対応する禁制帯を有するフォトニック結晶で囲んだ光導波路を用いることにより、フォトニック結晶部分にはその周波数の伝播光が存在できないため、発光素子からの光信号が自局の受光素子まで伝播しないので、妨害光が少なく、受信特性が改善できる一芯双方向光モジュールを得ることができるので、本発明は一芯の光ファイバを用いた双方向通信システムなどに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の光モジュールを概念的に表した図
【図２】本発明の第１の実施の形態による光モジュールの斜視図
【図３】図１の光モジュールの平面Ｐａに沿った断面図
【図４】図１の光モジュールの平面Ｐｂに沿った断面図
【図５】本発明の第２の実施の形態による光モジュールの斜視図
【図６】図５の光モジュールの平面Ｐａに沿った断面図
【図７】図５の光モジュールの平面Ｐｂに沿った断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態による光モジュールの斜視図
【図９】図８の光モジュールの平面Ｐａに沿った断面図
【図１０】図８の光モジュールの平面Ｐｂに沿った断面図
【図１１】本発明の第４の実施の形態による光モジュールの斜視図
【図１２】図１１の光モジュールの平面Ｐａに沿った断面図
【図１３】図１１の光モジュールの平面Ｐｂに沿った断面図
【図１４】本発明の第５の実施の形態により光送受信を行う装置を示す略ブロック図
【図１５】本発明の第６の実施の形態による光伝送システムを示す略ブロック図
【図１６】従来の光モジュールの概念図
【図１７】従来の別の光モジュールの概念図
【符号の説明】
【００４３】
１、３  フォトニック結晶光ファイバのコア（導波路）
２、４  フォトニック結晶光ファイバのクラッド（フォトニック結晶材料）
５  波長分割多重素子（波長選択フィルタ、ＷＤＭ素子）
６、６ａ  受光素子
７  発光素子
８  ハンダバンプ
９  チップキャリア
１０  ガラス基板
１１、２０  接着剤
２２  電気回路用基板
２３  電気配線
２４  電気コネクタ
２６  フォトニック結晶基板
２７、２８  フォトニック結晶導波路（導波路）
３０、３０ａ〜３０ｃ  光モジュール
３２  伝送用光ファイバ
３４  駆動回路
３５  増幅回路
３６  クロック再生回路
３７  データ再生回路
３８  光送受信回路
３９、４０  光送受信を行う装置（装置）
６１  第１の光ファイバのコア
６２  第１の光ファイバのクラッド
６３  第２の光ファイバのコア
６４  第２の光ファイバのクラッド
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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