(57)【要約】【課題】離型時に変形せず、高精度の格子構造を有する双方向光通信モジュール用の光学素子を低コストで得て、透過率を高く維持した低コストの双方向光通信モジュールを得る。【解決手段】波長多重方式による双方向光ファイバ通信に用いられる双方向光通信モジュールに用いられ、バイナリ構造の回折格子が成形により形成された光学素子において、回折格子に入射する光が回折格子により遮られる部位に抜きテーパが形成されている光学素子とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長多重方式による双方向光ファイバ通信に用いられる双方向光通信モジュールに用いられ、バイナリ構造の回折格子が成形により形成された光学素子において、
前記回折格子に入射する光が前記回折格子により遮られる部位に抜きテーパが形成されていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記抜きテーパの角度は、前記回折格子に入射する光の入射角に応じて変化していることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光学素子を有することを特徴とする双方向光通信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長多重方式による双方向光ファイバ通信の送信・受信端末に用いられる双方向光通信モジュールに組み込まれる光学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高速インターネット、ＩＰ電話等の通信媒体として光ファイバを用いた光通信システムが普及している。この光通信システムは、ＷＤＭ（波長分割多重方式）により波長の異なる複数の光信号を同時に光ファイバで伝送し、光信号の送信・受信端末には双方向光通信モジュールを用いている。
【０００３】
このような双方向光通信モジュールは、例えば下記の特許文献１により公知である。特許文献１に記載の双方向光通信モジュールは、図５に示すように、同一のパッケージ１２０内に発光素子１００と受光素子７００を収納し、パッケージ開口部にあるカバーガラス２２０の上面又は下面にホログラフィック回折格子６００を設けている。
【０００４】
この双方向光通信モジュールにおいて、送信時には、発光素子１００を発した光ビームは回折格子６００を透過し、０次の回折光ビームがレンズ３００により、光ファイバ４００の端部の面５００上に集光される。受信時には、光ファイバ４００の端部の面５００から射出された光ビームがレンズ３００を経て回折格子６００に達し、回折格子６００により回折され、＋１次の回折光ビームが受光素子７００の光検出面上に集光され、光ファイバ４００で伝送された伝送信号を受信するようになっている。
【０００５】
回折格子６００は、図６に示すように、カバーガラス２２０（屈折率ｎ）に直線状の格子溝２００が形成されたバイナリ構造の回折格子で構成されている。
【特許文献１】米国特許第５５５５３３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
双方向光通信モジュールの光学素子として用いられる回折格子（以下、回折格子とも称す）は、構造が微細であるが、回折効率の低下を防ぎ透過率を高く維持するためには、高精度な格子構造の作成が求められる。一方、回折格子は、低価格で大量に生産するために、金型を用いた成形により作成されるのが一般的となっている。
【０００７】
しかしながら、回折格子を金型を用いて成形で作成する場合、格子構造が微細であるため、成形後の離型時に変形しやすい欠点がある。格子構造が変形してしまうと回折効率が低下し透過率の低下を招くこととなる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、離型時に変形せず、高精度の格子構造を有する双方向光通信モジュール用の光学素子を低コストで得ること及び、透過率を高く維持した低コストの双方向光通信モジュールを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１０】
１．波長多重方式による双方向光ファイバ通信に用いられる双方向光通信モジュールに用いられ、バイナリ構造の回折格子が成形により形成された光学素子において、前記回折格子に入射する光が前記回折格子により遮られる部位に抜きテーパが形成されていることを特徴とする光学素子。
【００１１】
２．前記抜きテーパの角度は、前記回折格子に入射する光の入射角に応じて変化していることを特徴とする１に記載の光学素子。
【００１２】
３．１又は２に記載の光学素子を有することを特徴とする双方向光通信モジュール。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、低コストで高精度の格子構造を有する双方向光通信モジュール用の光学素子を得ることが可能となり、これにより透過率を高く維持した低コストの双方向光通信モジュールを得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、実施の形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る双方向光通信モジュールを半割にして、内部を示す斜視図である。
【００１６】
図２は、本実施の形態に係る双方向光通信モジュールの概略の断面図である。
【００１７】
図１及び２に示すように、双方向光通信モジュール１０は、略円筒状の筐体１９内に、発光素子１１、受光素子１２、光学素子１３を備えている。例えば、発光素子１１はレーザダイオード（ＬＤ）、受光素子１２はフォトダイオード（ＰＤ）が用いられる。発光素子１１と受光素子１２は共通の基台１６上に設けられ、基台１６は筐体に固定されている。
【００１８】
発光素子１１と受光素子１２は、基台１６から外部に突出した複数の接続ピン１７に電気的に接続されている。この接続ピン１７を用いて、発光素子１１の駆動、受光素子１２の駆動、受光素子１２の出力の不図示の機器への送出等が行われる。なお、発光素子１１と受光素子１２は異なる基台に設けられ、それぞれの基台を筐体に固定したものであってもよい。
【００１９】
また、光ファイバ１を支持するファイバホルダ２が筐体１９内に挿入され固定されており、光ファイバ１の端部の面３が筐体１９の内部に形成された空洞１４に露出している。光ファイバ１は波長多重方式による双方向光ファイバ通信のために、外部の光ファイバ等の光伝送路に接続される。
【００２０】
図１及び２に示すように、発光素子からの光を光ファイバに導き、光ファイバからの光を受光素子に導く光学素子１３は、筐体１９内で光ファイバ１の端部の面３と発光素子１１、受光素子１２の間に配置されている。この光学素子１３は、光ファイバ１の端部の面３に対向する面にはバイナリ構造の回折格子が形成され、発光素子１１、受光素子１２に対向する面には非球面のレンズ面が形成されている。
【００２１】
なお、送信するための発光素子１１が発する光ビームの波長は例えば１．３μｍであり、外部の光伝送路から伝送され受光素子１２で受光（受信）する光ビームの波長は例えば１．５μｍであり、異なる波長の光である。
【００２２】
図３は、光学素子１３の回折格子が形成された面を示す模式図である。同図（ａ）は、光学素子１３を光ファイバ１の端部の面３側から見た平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すＣ−Ｃ線で切断した概略断面を示す図である。
【００２３】
同図（ａ）に示すように、光学素子１３の光ファイバ１側の光学有効面には回折格子１５が形成されており、同図（ｂ）に示すように、回折格子１５の断面は凹凸形状が繰り返されたバイナリ構造に形成され、他方の面は非球面のレンズ面が形成されている。なお、１３ｆは光学素子１３のフランジ部である。
【００２４】
光学素子１３は、図２に示す発光素子１１、受光素子１２を結ぶ線と図３（ａ）のＣ−Ｃ線の方向が略一致するように、筐体１９に組み込まれ、受光素子１２の受光量がほぼ最大値となるように調整されて固定される。
【００２５】
図４は、本実施の形態に係る光学素子１３に形成された回折格子の断面を示す拡大図である。同図は、図３（ｂ）に示す回折格子１５の断面を拡大して示したものである。
【００２６】
同図において、光学素子１３に形成されたレンズ面の光軸がＯＡであり、ファイバホルダ２に支持された光ファイバ１の端部の面３が光学有効面の内側にあって、レンズ面の光軸ＯＡと回折格子１５の格子条に直交する方向に距離Ｄだけ離れて配置されている場合を示している。このような配置の場合の、回折格子１５の断面形状について説明する。
【００２７】
同図に示すように、紙面左側の光軸ＯＡから距離Ｄより大きく離れた位置の格子条では、Ａ部拡大図に示す如く、光ファイバ１の端部の面３から射出された光線Ｌａが、格子条に対し斜めに入射する。このため、格子条の凸部の角部で遮られ、領域Ｓａが影となる。この領域Ｓａは、光学面のうち双方向光通信に使用されない領域である。この領域Ｓａを用い、図示斜線部で示すような抜きテーパが形成されている。この抜きテーパは、光線Ｌａの入射角と同角度もしくは光線Ｌａの入射角より小さい角度で形成されていることが好ましい。
【００２８】
また、光軸ＯＡと光ファイバ１の端部の面３との間の領域では、Ｂ部拡大図に示す如く、光ファイバ１の端部の面３から射出された光線Ｌａが、格子条に対し比較的小さな入射角で入射する。この領域でも、影となる領域Ｓｂを用い、図示斜線部で示すような抜きテーパが形成されている。この抜きテーパは、光線Ｌｂの入射角と同角度もしくは光線Ｌｂの入射角より小さい角度で形成されていることが好ましい。
【００２９】
更に、紙面右側の光軸ＯＡから大きく離れた位置の格子条では、Ｃ部拡大図に示す如く、光ファイバ１の端部の面３から射出された光線Ｌｃが、格子条に対し比較的大きな入射角で入射する。この領域Ｓｃを用い、図示斜線部で示すような抜きテーパが形成されている。この抜きテーパは、光線Ｌｃの入射角と同角度もしくは光線Ｌｃの入射角より小さい角度で形成されていることが好ましい。
【００３０】
即ち、本実施の形態に係る光学素子に形成された回折格子の抜きテーパの角度は、それぞれの格子条に入射する光の入射角に応じて徐々に変化して形成されている。
【００３１】
このように、バイナリ構造の回折格子を成形により形成する場合、回折格子に入射する光が回折格子によって遮られる部位に抜きテーパを形成することにより、離型時に変形せず、高精度の格子構造を有する双方向光通信モジュール用の光学素子を得ることが可能となる。
【００３２】
また、抜きテーパの角度を、回折格子の個々の格子条に入射する光の入射角に応じて除変させることが好ましく、入射角の大きい部位の格子条については、大きい角度の抜きテーパを形成することができ、より一層型離れが良好で、高精度の格子構造を有する双方向光通信モジュール用の光学素子を得ることができる。
【００３３】
なお、上記のような、光の射出部である光ファイバの端部の面が光学素子の光学有効面の内側にあって、レンズ面の光軸ＯＡとずれて配置された場合には、図４に示すように、部位によって格子条の図示右側に抜きテーパを形成する領域と、図示左側に抜きテーパを形成する領域が共存するものとなる。光の射出部である光ファイバの端部の面が光学有効面の外側にある場合は、格子条の一方の側に抜きテーパが形成される。
【００３４】
また、上記の説明では、抜きテーパの角度を連続的に変化させて形成する例で説明したが、領域毎に角度を設定し段階的に変化するようにしてもよいし、一定値で形成してもよい。
【００３５】
また、本実施の形態では、一方の面に回折格子が形成され、他方の面にレンズ面が形成された光学素子で説明したが、これに限るものでなく、回折格子とレンズが別部材で構成された双方向光通信モジュールであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本実施の形態に係る双方向光通信モジュールを半割にして、内部を示す斜視図である。
【図２】本実施の形態に係る双方向光通信モジュールの概略の断面図である。
【図３】光学素子の回折格子が形成された面を示す模式図である。
【図４】本実施の形態に係る光学素子に形成された回折格子の断面を示す拡大図である。
【図５】従来の双方向光通信モジュールの例を示す要部断面図である。
【図６】従来のバイナリ構造の回折格子の斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  光ファイバ
２  ファイバホルダ
３  光ファイバの端部の面
１０  双方向光通信モジュール
１１  発光素子
１２  受光素子
１３  光学素子
１４  空洞
１５  回折格子
１６  識別指標
１７  ボス（識別指標）
１９  筐体
【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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