(57)【要約】【課題】双方向光通信モジュールにおいて、光学的クロストークや電気的クロストークを有効に抑制すること、発光部・受光部の数の増加にも容易に対応できるようにする。【解決手段】発光部１と、受光部３と、発光部１と受光部３との対に対応する光ファイバ６の結合端面に発光部１から放射された送信光を導き、結合端面から光ファイバ６内へ入射させる送信用光導波路５−１と、光ファイバ６の結合端面から射出する受信光を光ファイバ６に対応する受光部３へ導いて受光させる受信用光導波路５−２とを有し、送信用光導波路５−１は送信用光導波路層７内に形成され、受信用光導波路５−２は受信用光導波路層８内に形成され、送信用光導波路層７と受信用光導波路層８とは互いに厚み方向へ積層されて板状の光導波路素子５として一体化され、送信用光導波路および受信用光導波路が、光ファイバ６側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、発光部１・受光部３側では発光部１と受光部３の間隔分だけ離れて形成されている。【選択図】    図１
2005003855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（≧１）個の発光部Ｈｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と、
これら発光部に１：１に対応する受光部Ｓｉと、
互いに対応する発光部Ｈｉ、受光部Ｓｉの対と１：１に対応する光ファイバＦｉの結合端面に、発光部Ｈｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から放射された送信光を導き、上記結合端面から光ファイバＦｉ内へ入射させる送信用光導波路ＨＤｉと、
上記光ファイバＦｉの結合端面から射出する受信光を上記光ファイバＦｉに対応する受光部Ｓｉへ導いて受光させる受信用光導波路ＳＤｉとを有し、
Ｎ個の送信用光導波路ＨＤｉは同一の送信用光導波路層内に形成され、Ｎ個の受信用光導波路ＳＤｉは同一の受信用光導波路層内に形成され、上記送信用光導波路層と上記受信用光導波路層とが、互いに厚み方向へ積層されて板状の光導波路素子として一体化され、且つ、
上記送信用光導波路ＨＤｉおよび受信用光導波路ＳＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が、光ファイバＦｉ側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、発光部Ｈｉ側・受光部Ｓｉ側では上記発光部Ｈｉと受光部Ｓｉの間隔分だけ、上記光導波路素子の厚さ方向に直交する方向へ離れて形成されていることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の双方向光通信モジュールにおいて、
光結合を行うべき光ファイバＦｉ（ｉ＝１〜Ｎ）がマルチモード光ファイバであることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項３】
請求項１または２記載の双方向光通信モジュールにおいて、
発光部Ｈｉ（１＝１〜Ｎ）を面発光レーザの発光面としたことを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項４】
請求項１〜３の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、
発光部Ｈｉと受光部Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が、同一基板上に実装されていることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項５】
請求項１〜４の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、
Ｎ＝１であることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項６】
請求項１〜４の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、
Ｎ≧２であることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項７】
請求項６記載の双方向光通信モジュールにおいて、
Ｎ個の発光部が一体的にアレイ配列されていることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項８】
請求項６または７記載の双方向光通信モジュールにおいて、
Ｎ個の受光部が一体的にアレイ配列されていることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項９】
請求項１〜８の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、
光導波路素子が、
透明基板上に、この透明基板よりも屈折率の高いＮ個のコア部を、送信用光導波路部として形成された送信用光導波路基板と、
他の透明基板上に、この透明基板よりも屈折率の高いＮ個のコア部を、受信用光導波路部として形成された受信用光導波路基板とを、
上記各コア部の形成された側を対向させ、上記各透明基板間を、各透明基板と屈折率が略等しい接着剤により充填して一体化させたものであることを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項１０】
請求項９記載の双方向光通信モジュールにおいて、
光導波路素子における一方の透明基板に形成されたコア部による導波路部と、他方の透明基板に形成されたコア部による導波路部とを、光遮蔽膜を介して対向させたことを特徴とする双方向光通信モジュール。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の双方向光通信モジュールに用いられる、光導波路素子。
【請求項１２】
請求項１１記載の光導波路素子において、
Ｎ＝１であることを特徴とする光導波路素子。
【請求項１３】
請求項１１記載の光導波路素子において、
Ｎ≧２であることを特徴とする光導波路素子。
【請求項１４】
請求項１〜１１記載の双方向光通信モジュールと、Ｎ本の光ファイバを組み合わせてなる双方向光通信モジュール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、双方向光通信モジュールおよび光導波路素子および双方向光通信モジュール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
双方向光通信モジュールとして、従来、発光素子および受光素子と、送信用光導波路と受信用光導波路とをシリコン基板上に一体集積化し、１本の光ファイバで送・受信をおこなう双方向光通信モジュールが知られている（特許文献１）。
【０００３】
この双方向光通信モジュールでは、発光素子と受光素子を近接して同一基板上に実装するので、発光素子からの射出光が受光素子に直接入射してクロストークが発生するのを抑えるため、発光素子と受光素子の間に遮蔽板を配置している。
【０００４】
しかし、発光素子と受光素子とを「光ファイバのコア径以内の距離」に近接させて配置しているので、遮光板を用いても光学的クロストークを完全に抑えることは困難である。さらに、発光素子・受光素子の近接配置による電気的クロストークは、特にＧｂｐｓ（１秒あたり１ギガビット）以上の高速伝送帯域では大きな問題となる。
【０００５】
また、特許文献１記載の双方向光通信モジュールの「光ファイバアレイによる並列高速伝送」へ応用を鑑みるとき、複数の発光素子・受光素子を、アレイ数の増加とともにどのように配置するかが問題となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開  ２０００−１６２４５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、双方向光通信モジュールにおいて、光学的クロストークや電気的クロストークを有効に抑制し、発光部・受光部の数の増加にも容易に対応できるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の双方向光通信モジュールは、Ｎ（≧１）個の発光部Ｈｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と、Ｎ個の受光部Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）と、Ｎ個の送信用光導波路ＨＤｉと、Ｎ個の受信用光導波路ＳＤｉとを有する（請求項１）。
【０００９】
Ｎ個の発光部Ｈｉは、送信用の光信号を放射する。
【００１０】
Ｎ個の受光部Ｓｉは、光信号を受光して電気信号に変換する機能を持ち、Ｎ個の発光部Ｈｉと１：１に対応する。即ち、ｉ＝１〜Ｎとして、受光部Ｓｉは発光部Ｈｉと対応する。
【００１１】
そして、これら「発光部Ｈｉと受光部Ｓｉとの対」の個々が、１本の光ファイバと対応する。即ち「発光部Ｈｉと受光部ＳｉのＮ組の対」にＮ本の光ファイバが１：１に対応する。
【００１２】
Ｎ個の送信用光導波路を構成する個々の送信用光導波路ＨＤｉは、発光部Ｈｉから放射された光を、発光部Ｈｉに対応する光ファイバＦｉの結合端面へ導き、この結合端面から光ファイバＦｉ内に入射させる。
【００１３】
Ｎ個の受信用光導波路を構成する個々の受信用光導波路ＳＤｉは、受光部Ｓｉに対応する光ファイバＦｉの上記結合端面から射出する受信光を、受光部Ｓｉへ導いて受光させる。
【００１４】
この発明の双方向光通信モジュールは以下の点を特徴とする。
即ち、Ｎ個の送信用光導波路ＨＤｉは「同一の送信用光導波路層」内に形成され、Ｎ個の受信用光導波路ＳＤｉは「同一の受信用光導波路層」内に形成され、これら送信用光導波路層と受信用光導波路層とが、互いに厚み方向へ積層されて板状の「光導波路素子」として一体化されている。
【００１５】
そして、送信用光導波路ＨＤｉ（＝１〜Ｎ）と受信用光導波路ＳＤｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が、光ファイバＦｉ側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、発光部Ｈｉ側・受光部Ｓｉ側では発光部Ｈｉと受光部Ｓｉの間隔分だけ、光導波路素子の厚さ方向に直交する方向へ離れて形成されている。
【００１６】
請求項１記載の双方向光通信モジュールは、光結合を行うべき光ファイバＦｉ（ｉ＝１〜Ｎ）がマルチモード光ファイバであることが好ましい（請求項２）。請求項１または２記載の双方向光通信モジュールにおける発光部Ｈｉ（１＝１〜Ｎ）は「面発光レーザの発光面」とすることができる（請求項３）。
【００１７】
請求項１〜３の任意の１に記載の双方向光通信モジュールは、発光部Ｈｉと受光部Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が「同一基板上に実装」された構成とすることができる（請求項４）。
【００１８】
請求項１〜４の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、発光部・受光部・送信用光導波路・受信用光導波路の個数：Ｎは１であることができ（請求項５）、この場合、発光部は単一の発光素子（例えば上記「面発光レーザ」）の発光部であり、受光部は単一の受光素子の受光部（受光面）である。
【００１９】
請求項１〜４の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおいて、発光部・受光部・送信用光導波路・受信用光導波路の個数：Ｎは「２以上」であることができる（請求項６）。この場合、複数の発光部・受光部は個別的な発光素子・受光素子であることができるが、Ｎ（≧２）個の発光部は一体的にアレイ配列されていてもよい（請求項７）。また、請求項６または７記載の双方向光通信モジュールにおける、Ｎ（≧）個の受光部が一体的にアレイ配列されていてもよい（請求項８）。
【００２０】
請求項１〜８の任意の１に記載の双方向光通信モジュールにおける光導波路素子は、「透明基板上に、この透明基板よりも屈折率の高いＮ個のコア部を、送信用光導波路部として形成された送信用光導波路基板」と、「他の透明基板上に、この透明基板よりも屈折率の高いＮ個のコア部を、受信用光導波路部として形成された受信用光導波路基板」とを、各コア部の形成された側を対向させ、各透明基板間を「各透明基板と屈折率が略等しい接着剤」により充填して一体化させた構成とすることができる（請求項９）。
【００２１】
この請求項９記載の双方向光通信モジュールにおいて、光導波路素子における「一方の透明基板に形成されたコア部による導波路部」と「他方の透明基板に形成されたコア部による導波路部」とが「光遮蔽膜を介して対向」する構成とすることができる（請求項１０）。
【００２２】
請求項１１記載の光導波路素子は、上記請求項９または１０記載の双方向光通信モジュールに用いられる光導波路素子である。この請求項１１記載の光導波路素子において、送信用光導波路・受信用光導波路の個数：Ｎは、Ｎ＝１であることも（請求項１２）、Ｎ≧２である（請求項１３）こともできる。
【００２３】
この発明の双方向光通信モジュール装置は、上記請求項１〜１０記載の双方向光通信モジュールとＮ本の光ファイバを組み合わせてなる（請求項１４）。この場合、光ファイバの一端部は双方向光通信モジュールに結合されるが、光ファイバの他端部は、他の双方向光通信モジュールに結合されてもよいし（この場合、双方向光通信モジュール装置により双方向の光通信を実行できる。）、コネクタに結合されてもよい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１に実施の１形態を示す。
図１の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図１（ａ）において符号１は発光素子を示す。発光素子１としては、端面発光型や面発光型の半導体レーザあるいはＬＥＤ等を用いることができるが、この実施の形態においては「面発光レーザ（面発光型の半導体レーザ）」が用いられている。発光素子１は、駆動回路２により送信信号に応じて駆動され、その「発光部」である発光面からレーザ光を放射する。
【００２５】
図１（ａ）において符号３は受光素子を示す。受光素子３は、その「受光部」である受光面が受光すると受光量に応じた電気信号を生成する。この電気信号は増幅回路４により増幅される。
図１（ａ）に示す如く、発光素子１、駆動回路２、受光素子３、増幅回路４は同一の支持基板１０上に実装されている。
【００２６】
図１において、符号５は「光導波路素子」を示す。また、符号６は光ファイバを示す。光導波路素子５は、図１（ａ）、（ｂ）に示す如く「板状」であり、同図（ｂ）に示すように、送信用光導波路層７と受信用光導波路層８とが、厚み方向に積層されて一体化されている。また、光ファイバ６は「マルチモード光ファイバ」である。
【００２７】
送信用光導波路５−１は送信用光導波路層７に形成され、受信用光導波路層５−２は受信用光導波路層８に形成されている。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、送信用光導波路５−１と受信用光導波路５−２とは、光ファイバ６側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、これら各導波路の端部が何れも光ファイバ６の結合端面と対向するようになっている。
また送信用光導波路５−１、受信用光導波路５−２は、発光素子１、受光素子２側では、板状の光導波路素子５の厚み方向に直交する方向（図１（ａ）の上下方向、図１（ｂ）の図面に直交する方向）においては「発光素子１の発光部と受光素子２の受光部の間隔」分だけ離れるように形成されている。
【００２８】
送信用光導波路層７と受信用光導波路層８とは厚み方向に積層されているので、送信用光導波路５−１と受信用光導波路５−２とは、発光素子・受光素子の側（図１の左方）においても上記厚み方向に分離し、この厚み方向の分離量に応じて、発光素子１の発光部、受光素子３の受光部が上記厚み方向に「段差」をもっている。
【００２９】
発光素子１の発光部から「送信用の光信号」を放射すると、この光信号は光導波路素子５に形成された送信用光導波路５−１（その発光素子１側の端部は上記発光部に近接して対向している。）から送信用光導波路５−１内に入射し、送信用光導波路５−１内を他端部側へ導波され、同他端部に結合された光ファイバ６の結合端面から光ファイバ６内に入射してカップリングし光ファイバ６内を伝送される。
【００３０】
「受信用の光信号」が光ファイバ６内を「図の右方から左方」へ向かって伝送されて来ると、この光信号は光ファイバ６の上記結合端面から受信用光導波路５−２内に入射して受光素子３側へ導波され、受光素子３側の端面から射出し、該端面に近接対向している受光素子１の受光面に入射して受光信号を発生させる。この受光信号は増幅回路４により増幅され受信信号となる。
【００３１】
このようにして、図１の実施の形態では、１本の光ファイバ６により、送・受信の「双方向の光通信」が可能である。
【００３２】
また、送信用光導波路５−１と、受信用光導波路５−２は、発光素子１・受光素子３側では「光導波路素子５の厚み方向に直交する方向」へ、相互に離すことができるので、発光部から放射された光信号が受光部に入射しないようにでき、光学的クロストークを有効に防止できる。
【００３３】
即ち、図１に実施の形態を示した双方向光通信モジュールは、Ｎ（＝１）個の発光部Ｈｉ（発光素子１の発光面）と、これら発光部に１：１に対応する受光部Ｓｉ（受光素子３の受光面）と、互いに対応する発光部Ｈｉ、受光部Ｓｉの対と１：１に対応する光ファイバＦｉ（６）の結合端面に、発光部Ｈｉから放射された送信光を導き、結合端面から光ファイバＦｉ（６）内へ入射させる送信用光導波路ＨＤｉ（５−１）と、光ファイバＦｉ（６）の結合端面から射出する受信光を光ファイバＦｉ（６）に対応する受光部Ｓｉへ導いて受光させる受信用光導波路ＳＤｉ（５−２）とを有し、Ｎ（＝１）個の送信用光導波路ＨＤｉ（５−１）は送信用光導波路層（７）内に形成され、Ｎ（＝１）個の受信用光導波路ＳＤｉ（５−２）は受信用光導波路層（８）内に形成され、送信用光導波路層（７）と受信用光導波路層（８）とが、互いに厚み方向へ積層されて板状の光導波路素子（５）として一体化され、且つ、送信用光導波路ＨＤｉ（５−１）および受信用光導波路ＳＤｉ（５−２）が、光ファイバＦｉ（６）側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、発光部Ｈｉ側・受光部Ｓｉ側では発光部Ｈｉと受光部Ｓｉの間隔分だけ、光導波路素子（５）の厚さ方向に直交する方向に離れて形成されている（請求項１）。
【００３４】
また、光結合を行うべき光ファイバＦｉ（ｉ＝１）はマルチモード光ファイバであり（請求項２）、発光部Ｈｉは面発光レーザの発光面で（請求項３）、発光部Ｈｉと受光部Ｓｉが同一基板１０上に実装されている（請求項４）。発光部、受光部、光ファイバの個数：ＮはＮ＝１である（請求項５）。
【００３５】
光ファイバ６が「コア径の大きいマルチモード光ファイバ」であるので、積層された光導波路層５で光ファイバに「入出力結合」させる際、積層方向にずれた光の入出力を効率良く行うことができるとともに、光導波路素子５と光ファイバ６の結合端面との相対的な位置精度を緩くできる。
【００３６】
コア径の大きい「マルチモード光ファイバ」としては、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）、ハードプラスチッククラッドファイバ（ＨＰＣＦ）などを好適に使用できる。
【００３７】
発光素子１として用いた「面発光レーザ」は、従来の端面発光型の半導体レーザよりも高速の光変調が可能であるので「高速伝達」に適し、発光パターンが円形でビーム発散角も適度に小さいため送信用光導波路５−１への結合効率も高くでき、結合のための位置精度を緩くすることもできる。
【００３８】
発光素子１と受光素子２とでは、半導体基板が必ずしも同一でなく、発光素子１は発熱するが、上記実施の形態のように、発光素子１と受光素子２とを離して実装することにより、電気的クロストークを有効に抑制することができる。
【００３９】
図２は、実施の別形態を示している。
図２の（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
図２（ａ）において符号１Ａは「複数（図の例で４個）の発光部を図の上下方向へ一体的にアレイ配列した発光部アレイ」を示す。発光部アレイ１Ａとしては、端面発光型や面発光型の半導体レーザあるいはＬＥＤ等を個別にアレイ配列したものや、半導体レーザアレイのように複数の半導体レーザ発光源がモノリシックに一体化されたものを用いることができる。
【００４０】
この実施の形態においては「面発光レーザ（面発光型の半導体レーザ）を一体的にアレイ配列したもの」が発光部アレイ１Ａとして用いられている。発光部アレイ１Ａは、駆動回路２Ａにより、個々の発光部が送信信号に応じて個別的に駆動され、各「発光部（発光端面）」からレーザ光を放射する。
【００４１】
図２（ａ）に符号３Ａで示す受光部アレイは、複数個（この例で４個）の発光素子を一体的にアレイ配列してなり、各受光素子の「受光部」である受光面が受光すると「受光量に応じた電気信号」を生成する。この電気信号は増幅回路４Ａにより各受光部の信号ごとに増幅される。
図２（ａ）に示す如く、発光部アレイ１Ａ、駆動回路２Ａ、受光部アレイ３Ａ、増幅回路４Ａは同一の支持基板１０Ａ上に実装されている。
【００４２】
図２において、符号５Ａは「光導波路素子」を、符号６Ａは複数（この実施の形態において４本）の光ファイバ６−１、６−２、６−３、６−４をアレイ配列した「光ファイバアレイ」を示す。各光ファイバ６−１〜６−４は、この実施の形態においても「マルチモード光ファイバ」である。
【００４３】
光導波路素子５Ａは「板状」であり、同図（ｂ）に示すように、送信用光導波路層７Ａと受信用光導波路層８Ａとが厚み方向に積層されて一体化されている。
【００４４】
複数の送信用光導波路５−１１〜５−１４は送信用光導波路層７Ａに形成され、受信用光導波路層５−２１〜５−２４は受信用光導波路層８Ａに形成されている。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、送信用光導波路５−１１〜５−１４とこれらに対応する受信用光導波路５−２１〜５−２４とは、光ファイバアレイ６Ａ側の各光ファイバの結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、これら各導波路の端部が何れも、対応する光ファイバ６−１〜６−４の結合端面と対向するようになっている。
【００４５】
また送信用光導波路５−１１〜５−１４、受信用光導波路５−２１〜５−２４は、発光部アレイ１Ａ、受光部アレイ２Ａ側では、板状の光導波路素子５Ａの厚み方向に直交する方向（図２（ａ）の上下方向、図２（ｂ）の図面に直交する方向）においては「発光部アレイ１Ａの各発光部と受光部アレイ２Ａの各受光部の間隔」分だけ離れるように形成されている。
【００４６】
送信用光導波路層７Ａと受信用光導波路層８Ａとは厚み方向に積層されているので、送信用光導波路５−１１〜５−１４と受信用光導波路５−２１〜５−２４とは、対応する対ごとに発光部アレイ・受光部アレイの側（図２の左方）においても上記厚み方向に分離し、この厚み方向の分離量に応じて、発光部アレイ１Ａの発光部、受光部アレイ３Ａの受光部が上記厚み方向に「段差」をもっている。
【００４７】
発光部アレイ１Ａの任意の発光部から「送信用の光信号」を放射すると、この光信号は光導波路素子５Ａに形成された送信用光導波路５−１１〜５−１４のうちで上記発光部に対応するもの（その発光部側の端部は該発光部に近接して対向している。）から同送信用光導波路内に入射し、該送信用光導波路内を他端部側へ導波され、同他端部に結合された（該送信用光導波路に対応する）光ファイバの結合端面から該光ファイバ内に入射してカップリングし、該光ファイバ内を伝送される。
【００４８】
「受信用の光信号」が光ファイバアレイ６Ａの任意の光ファイバ内を、図の右方から左方へ向かって伝送されてくると、この光信号はこの光ファイバの上記結合端面部から、対応する受信用光導波路内に入射して受光部アレイ３Ａ側へ導波され、対応する受光部側の端面から射出し、この端面に近接対向している受光部に入射して受光信号を発生させる。この受光信号は増幅回路４Ａにより増幅され受信信号となる。
【００４９】
このように「１本の光ファイバごとに双方向の送・受信が可能」であり、光ファイバがアレイ化されていることにより複数光ファイバ（この実施の形態で４チャンネル）並列に伝送でき、発光部アレイ、受光部アレイ、光ファイバアレイを用いた並列大容量通信において、双方向光通信を簡易な構成で実現できる。
【００５０】
また、送信用光導波路５−１１〜５−１４と、受信用光導波路５−２１〜５−２４は、発光部アレイ１Ａ・受光部アレイ３Ａ側では、光導波路素子５Ａの厚み方向に直交する方向へ相互に離すことができるので、発光部から放射された光信号が受光部に入射する光学的クロストークを有効に防止できる。
【００５１】
即ち、図２に実施の形態を示した双方向光通信モジュールは、Ｎ（＝４）個の発光部Ｈｉ（発光部アレイ１Ａの各発光面）と、これら発光部に１：１に対応する受光部Ｓｉ（受光部アレイ３Ａの各受光面）と、互いに対応する発光部Ｈｉ、受光部Ｓｉの対と１：１に対応する光ファイバＦｉ（６−１〜６−４）の結合端面に、発光部Ｈｉから放射された送信光を導き、結合端面から光ファイバＦｉ（６−１〜６−４）内へ入射させる送信用光導波路ＨＤｉ（５−１１〜５−１４）と、光ファイバＦｉ（６―１〜６−４）の結合端面から射出する受信光を光ファイバＦｉ（６−１〜６−４）に対応する受光部Ｓｉへ導いて受光させる受信用光導波路ＳＤｉ（５−２１〜５−２４）とを有し、Ｎ（＝４）個の送信用光導波路ＨＤｉ（５−１１〜５−１４）は同一の送信用光導波路層（７Ａ）内に形成され、Ｎ（＝４）個の受信用光導波路ＳＤｉは同一の受信用光導波路層（８Ａ）内に形成され、送信用光導波路層（７Ａ）と受信用光導波路層（８Ａ）とが互いに厚み方向へ積層されて板状の光導波路素子（５Ａ）として一体化され、且つ、送信用光導波路ＨＤｉ（５−１１〜５−１４）および受信用光導波路ＳＤｉ（５−２１〜５−２４）が、光ファイバＦｉ（６−１〜６−４）側の結合端面部分ではファイバ同軸上に近接して積層され、発光部Ｈｉ側・受光部Ｓｉ側では発光部Ｈｉと受光部Ｓｉの間隔分だけ、光導波路素子（５Ａ）の厚み方向に直交する方向へ離れて形成されている（請求項１）。
【００５２】
また、光結合を行うべき光ファイバＦｉ（６−１〜６−４）がマルチモード光ファイバで（請求項２）、発光部Ｈｉは面発光レーザの発光面であり（請求項３）、発光部Ｈｉと受光部Ｓｉが、同一基板１０Ａ上に実装され（請求項４）、発光部、受光部、光ファイバの数：ＮはＮ＝４（≧２）で（請求項６）、Ｎ個の発光部は一体的にアレイ配列され（請求項７）、Ｎ個の受光部も一体的にアレイ配列されている（請求項８）。
【００５３】
光ファイバ６−１〜６−４が「コア径の大きいマルチモード光ファイバ」であるので、積層された光導波路層５Ａで光ファイバに入出力結合させる際、積層方向にずれた光の入出力を効率良く行うことができ、光導波路素子５Ａと光ファイバアレイ６Ａの各結合端面との相対的な位置精度を緩くできる。
【００５４】
コア径の大きい「マルチモード光ファイバ」としては、プラスチック光ファイバ（ＰＯＦ）、ハードプラスチッククラッドファイバ（ＨＰＣＦ）などを好適に使用できる。
【００５５】
発光部アレイ１Ａにおいてアレイ配列させて用いた「面発光半導体レーザ」は、従来の端面発光型の半導体レーザよりも高速の光変調が可能であるので「高速伝達」に適し、発光パターンが円形でビーム発散角も適度に小さいため送信用光導波路５−１１〜５−１４への結合効率も高くでき、結合のための位置精度を緩くすることもできる。
【００５６】
発光部アレイ１Ａと受光部アレイ２Ａでは半導体基板が必ずしも同一でなく、発光部アレイの各発光部は発熱するが、図２に示した実施の形態のように、発光部アレイ１Ａと受光部アレイ２Ａとを離して実装することにより、電気的クロストークを有効に抑制することができる。
【００５７】
なお、光ファイバアレイ６Ａにおける光ファイバ間の間隔、発光部アレイにおける発光部の間隔、受光部アレイにおける受光部の間隔は、必ずしも互いに同一である必要はなく異なっていても良い。特に、コア径の大きいプラスチック光ファイバではコア径が０．７ｍｍ程度の大きさなので光ファイバアレイ６Ａでの光ファイバ間の間隔は１ｍｍ近くなる。
【００５８】
発光部アレイ、受光部アレイは半導体素子なのでチップは小さい程、低コストで生産できる。従って、光ファイバアレイ６Ａにおける光ファイバ間の間隔より、発光部アレイあるいは受光部アレイにおける発光部・受光部の間隔は小さくなることが有り得る。
【００５９】
この発明の光導波路素子の製造する方法の１例を、図２に示す光導波路素子５Ａの場合を例にとって説明する。
図３（ａ）において、符号７０、８０は透明基板を示す。
図３（ａ）に示す如くに、透明基板７０上に「送信用光導波路（図２の符号５−１１〜５−１４）となるべきコア部」を、透明基板７０よりも屈折率の高い材料により、送信用光導波路部５１１〜５１４として形成して送信用光導波路基板７００とする。
【００６０】
同様に、図３（ａ）に示すように、他の透明基板８０上に、この透明基板８０よりも屈折率の高いＮ個のコア部を、受信用光導波路部５２１〜５２４（図２の受信用光導波路５−２１〜５−２４となるべき部分）として形成して受信用光導波路基板８００とする。
各コア部の形成は、フォトリソグラフィや「コア材料吐出型のヘッドによる描画」等により行うことができる。
図３（ｂ）に示すように、形成された各コア部（送信用光導波路部５１１〜５１４、受信用光導波路部５２１〜５２４）に「ＵＶ光」を照射し、各コア部を固化する。各コア部の固化は「基板加熱」で行ってもよい。
【００６１】
次に、図３（ｃ）に示すように、各コア部の形成された側を対向させ、各透明基板上のコア部が（図３（ｃ）の上下方向に）互いに所定の間隔となるように保って各透明基板７０、７０の間に「これら透明基板７０、８０と屈折率が略等しい」接着剤１１０を充填し、ＵＶ光照射（あるいは基板加熱）の方法で接着剤１１０を固化させる（このとき、固化した接着剤の屈折率は、略透明基板７０、８０の屈折率に等しく、基板７０、８０と固化した接着層１１０とで光導波路部５１１〜５１４、５２１〜５２４であるコア部を取り巻くクラッド部の役割を持たせる。）と、図２に即して説明した光導波路素子５Ａが得られる（図３（ｄ））。
【００６２】
完成された光導波路素子５Ａにおいては、上記光導波路部５１１〜５１４が送信用光導波路５−１１〜５−１４となり（図３（ｄ）において、この部分を含む上部部分が、図２（ｂ）に示す送信用光導波路層７Ａとなる。）、上記光導波路部５２１〜５２４が受信用光導波路５−２１〜５−２４（図３（ｄ）において、この部分を含む下部部分が、図２（ｂ）に示す受信用光導波路層８Ａとなる。）になる。
【００６３】
図４は、上記光導波路素子５Ａの「光ファイバアレイ側の端面部」の状態を示す。厚み方向に積層された送信用光導波路層のアレイ（図の上側部分）と受信用光導波路のアレイ（図の下側部分）に対し、光ファイバアレイ６Ａの各光ファイバ（図に示されたのはコア部である）６−１〜６−４が、対応する個々の送・受信用の光導波路部に入るように設定される。この配置により、各送信用光導波路から各光ファイバへの「送信光の結合」および各光ファイバから各受信用光導波路への「受信光の結合」を、それぞれ１本の光ファイバで行うことができる。
【００６４】
図５は、光導波路素子の実施の別形態を示す。
この形態の光導波路素子は、機能的には図３（ｄ）に示したものと同様である（煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては図３におけると同一の符号を用いた。）。
【００６５】
基板７０Ａ、８０Ａにそれぞれ、クラッド層７０Ｂ、８０Ｂの材料をスピンコート法やディッピングコート法、ロールコート法などにより塗布し、ＵＶ光照射や加熱により固化してクラッド層７０Ｂ、８０Ｂを形成する。これらクラッド層７０Ｂ、８０Ｂ上に、図３の方法と同様にして、光導波路部のコア部５１４、５２１等を形成する。以後、コア部を対向させて接着層１１０で接着するのは図３（ｃ）の場合と同様である。
【００６６】
クラッド層７０Ｂ、８０Ｂの屈折率は接着層１１０の屈折率と略等しく、コア部５１４、５２１等をクラッド層７０Ｂ、８０Ｂと接着層１１０で取り囲み導波路のクラッドの役目を果たすようにする。基板７０Ａ、８０Ａは、必ずしも透明である必要はなく、Ｓｉなどの半導体基板、セラミック基板やプリント基板のような「不透明な基板」も使用できる。
【００６７】
図６は、光導波路素子の実施の別形態を示す図（煩雑を避けるため、混同の虞がないと思われるものについては、図３におけると同一の符号を付した。）である。
【００６８】
この光導波路素子５Ａでは、一方の透明基板７０に形成されたコア部による導波路部５１４等と、他方の透明基板８０に形成されたコア部による導波路部５２１等とを、光遮蔽膜２００を介して対向させている（請求項１０）。
【００６９】
図４や図５に示す光導波路素子でも、送信用光導波路と受信用光導波路が積層方向に適当な距離だけ離れていれば、導波路での散乱等により送信光が受信用光導波路に洩れこんで送・受間のクロストークが発生することは殆どないが、光導波路素子を薄型化して両光導波路が接近したような場合には、送・受間のクロストークが発生する虞なしとしない。
【００７０】
このような場合にも、図６に示すように送信用光導波路と受信用光導波路との間に光遮蔽膜２００を介在させることにより、送信側から受信側への送信光の洩れ込みを防ぐことができる。光遮蔽膜２００は「光吸収性の色素を接着剤に混合した色素含有接着剤」で上下の光導波路層を接着する方法や、金属の薄膜を上下光導波路の中間に形成する方法など種種の方法で形成可能である。
【００７１】
上には、複数の導波路をアレイ配列する場合の製造方法を説明したが、容易に理解されるように、各光導波路層の光導波路が単一である場合にも、上記と同様の方法で製造できる。
【００７２】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば、新規な双方向光通信モジュールおよび光導波路素子および双方向光通信モジュール装置を実現できる。
この発明の双方向光通信モジュールは、基本的な送・受信が１本の光ファイバにより可能であり、双方向伝送を行うための構成がシンプルで、モジュールの小型化とファイバ数の削減および構成部品の削減による低コスト化が可能であり、光学的・電気的クロストークを有効に防止できる。
また、複数の光ファイバを用いて並列的な送・受信を行うことが可能である。
【００７３】
この発明の光導波路素子は製造が容易であり、小型・薄型に形成できる。
また、請求項４記載の発明のように、１以上の発光部Ｈｉと受光部Ｓｉを同一基板上に実装することにより、電気信号から光信号への変換および光信号から電気信号への変換が同一基板上で可能となり、双方向通信の電気回路（ＬＳＩ）との電気的整合が取り易くなり、また同一基板への実装によりモジュール構成が簡易化され、小型化が計れる。
【００７４】
このような双方向光通信モジュールを光ファイバと組み合わせることにより、良好な双方向光通信を可能とする双方向光通信モジュール装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】双方向光通信モジュールおよび双方向光通信モジュール装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】双方向光通信モジュールおよび双方向光通信モジュール装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図３】光導波路素子の製造方法の１例を説明するための図である。
【図４】図３の光導波路素子の光ファイバアレイ側の状態を示す図である。
【図５】光導波路素子の実施の別形態を説明するための図である。
【図６】光導波路素子の実施の他の形態を説明するための図である。
【符号の説明】
１      発光素子
３      受光素子
５      光導波路素子
５−１      送信用光導波路
５−２      受信用光導波路
６      光ファイバ
【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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