(57)【要約】【課題】格子構造を有する光学素子が組み込まれた後、微調整をするだけで、発光素子からの光を高効率で光ファイバに導き、光ファイバからの光を高効率で受光素子に導くことが可能な、調整時間を短縮できる光学素子及び低コストな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、少なくとも一方の面に直線状の回折格子が形成された光学素子であって、回折格子の形成された側の面に、回折格子の形成されている方向を示す識別指標を形成した光学素子とする。【選択図】図３
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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、少なくとも一方の面に直線状の回折格子が形成された光学素子であって、
前記回折格子の形成された側の面に、前記回折格子の形成されている方向を示す識別指標を形成したことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記回折格子は、バイナリ構造、エシュロン構造もしくはブレーズ構造のいずれかであ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】
前記識別指標は前記回折格子に平行な凸部で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記識別指標は前記回折格子と平行な壁面を有する段差部で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項５】
前記識別指標はボスで形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項６】
前記識別指標は凹部で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
【請求項７】
前記識別指標の面は光軸に直交する面に対し傾斜した平面に形成され、該平面を平滑な光学面としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
前記光学素子は、前記回折格子に対応する部位と前記識別指標に対応する部位の加工が同工程で形成された金型により成形されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記識別指標の面に数字、記号、アルファベットの少なくとも１つを形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項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。
【請求項１１】
少なくとも一方の面に直線状の回折格子が形成されると共に前記回折格子の形成されている方向を示す識別指標が形成された光学素子を双方向光通信モジュールに組み込む、双方向光通信モジュールの製造方法において、
光ファイバを筐体に固定する工程と、
前記双方向光通信モジュールの筐体に前記光学素子を前記識別指標に基づいて、前記回折格子を所定の方向にして組み込む工程と、
前記双方向光通信モジュールの筐体に発光素子及び受光素子を組み込む工程と、を有することを特徴とする双方向光通信モジュールの製造方法。
【請求項１２】
前記受光素子の出力が最大となるように前記光学素子を回転させる工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の双方向光通信モジュールの製造方法。
【請求項１３】
前記識別指標の面に所定の方向から光を入射させ、該入射した光の反射光が受光できるように前記光学素子を回転させる工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の双方向光通信モジュールの製造方法。
【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８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９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に構成されている。
【０００６】
また、正の屈折力を有するレンズの、光ファイバ側の面に階段状のエシェロン格子を一体化して形成した構成の双方向光通信モジュールも知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】米国特許第５５５５３３４号明細書
【特許文献２】特開２００５−２７５０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のような双方向光通信モジュールは、発光素子からの光を効率良く光ファイバへ導き、光ファイバからの光を効率良く受光素子に導く必要がある。これに対し、双方向光通信モジュール内に配置される光学素子の格子構造は微細な凹凸部で形成された直線状のものであるため、発光素子及び受光素子の位置に対し格子の方向を所定の方向に正確に合わせて固定される必要がある。
【０００８】
上記特許文献１及び２に記載の双方向光通信モジュールにおいては、微細な格子構造を有する光学素子を回転させて調整することは可能であるが、筐体内に格子構造を有する光学素子をランダムに組み込んだ場合には、調整時に最大１８０度回転させる場合も発生し、調整に時間を要し、コスト増となる問題がある。
【０００９】
本発明は、上記問題に鑑み、格子構造を有する光学素子が組み込まれた後、微調整をするだけで、発光素子からの光を高効率で光ファイバに導き、光ファイバからの光を高効率で受光素子に導くことを可能として、調整時間を短縮できる光学素子を得ることを目的とし、これにより低コストな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】
【００１０】
上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。
【００１１】
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、少なくとも一方の面に直線状の回折格子が形成された光学素子であって、前記回折格子の形成された側の面に、前記回折格子の形成されている方向を示す識別指標を形成したことを特徴とする光学素子。
【００１２】
２．前記回折格子は、バイナリ構造、エシュロン構造もしくはブレーズ構造のいずれかであることを特徴とする１に記載の光学素子。
【００１３】
３．前記識別指標は前記回折格子に平行な凸部で形成されていることを特徴とする１又は２に記載の光学素子。
【００１４】
４．前記識別指標は前記回折格子と平行な壁面を有する段差部で形成されていることを特徴とする１又は２に記載の光学素子。
【００１５】
５．前記識別指標はボスで形成されていることを特徴とする１又は２に記載の光学素子。
【００１６】
６．前記識別指標は凹部で形成されていることを特徴とする１又は２に記載の光学素子。
【００１７】
７．前記識別指標の面は光軸に直交する面に対し傾斜した平面に形成され、該平面を平滑な光学面としたことを特徴とする１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【００１８】
８．前記光学素子は、前記回折格子に対応する部位と前記識別指標に対応する部位の加工が同工程で形成された金型により成形されていることを特徴とする１〜７のいずれかに記載の光学素子。
【００１９】
９．前記識別指標の面に数字、記号、アルファベットの少なくとも１つを形成したことを特徴とする１〜８のいずれかに記載の光学素子。
【００２０】
１０．１〜９のいずれか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。
【００２１】
１１．少なくとも一方の面に直線状の回折格子が形成されると共に前記回折格子の形成されている方向を示す識別指標が形成された光学素子を双方向光通信モジュールに組み込む、双方向光通信モジュールの製造方法において、光ファイバを筐体に固定する工程と、前記双方向光通信モジュールの筐体に前記光学素子を前記識別指標に基づいて、前記回折格子を所定の方向にして組み込む工程と、前記双方向光通信モジュールの筐体に発光素子及び受光素子を組み込む工程と、を有することを特徴とする双方向光通信モジュールの製造方法。
【００２２】
１２．前記受光素子の出力が最大となるように前記光学素子を回転させる工程を有することを特徴とする１１に記載の双方向光通信モジュールの製造方法。
【００２３】
１３．前記識別指標の面に所定の方向から光を入射させ、該入射した光の反射光が受光できるように前記光学素子を回転させる工程を有することを特徴とする１１に記載の双方向光通信モジュールの製造方法。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、回折格子の形成されている方向を示す識別指標が形成された光学素子とすることにより、双方向光通信モジュールに組み込む際に、識別指標に基づいて組み込むことができ、発光素子及び受光素子に対する回折格子の方向の調整を行うことなく、もしくは微調整のみですみ、調整時間が短縮でき、これにより低コストな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】
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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はフォトデテクタ（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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に対向する面には回折格子（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。
【００３２】
また、筐体１９には内部に配置された光学素子１３を回転させるためのジグの挿入及び接着剤の塗布を可能とする溝１９ｍが形成されている。
【００３３】
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。
【００３４】
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、回折格子部及び本実施の形態にかかる識別指標の概略断面を示す図である。
【００３５】
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形状に形成されている。なお、１３ｆは光学素子１３のフランジ部である。
【００３６】
同図（ｂ）に示すように、本実施の形態の光学素子１３は、回折格子１５が形成された側の面の光学有効面外の位置に回折格子１５の形成された方向を示すリブ状の識別指標１６が形成されている。この識別指標１６は、回折格子１５と平行であって、回折格子１５が形成されている方向がより識別しやすいように、回折格子１５よりも図示の如く一段高く形成されている。
【００３７】
更に、識別指標１６の上面は、図示の如く光軸に直交する面に対し、傾斜した平面に形成され、その平面は平滑な光学面に形成されていることが望ましい。
【００３８】
このように識別指標１６を形成することで、光学素子１３を作成するための金型作成時に回折格子１５に対応する部位の加工に用いるカッタで同工程において加工ができ、金型作成の工数を削減し、低コストで金型を作成することができるだけでなく、回折格子１５と識別指標１６の平行度を高精度で形成することができる。
【００３９】
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（ｂ）に示す識別指標１６に直交する方向（図３（ａ）のＣ−Ｃ線の方向）が略一致するように、識別指標１６を確認した後、筐体１９に組み込まれ、更に受光素子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。
【００４０】
図４は、識別指標の別の例を示す図である。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Ｄ−Ｄ線で切断し、回折格子部及び本実施の形態にかかる識別指標の概略断面を示す図である。同図は、図３に示した識別指標と異なる点のみを説明する。
【００４１】
本例は、同図（ａ）、（ｂ）に示すように、識別指標１６を回折格子１５に平行な壁面を有する凸の段差状に形成したものである。このように識別指標１６を形成することで、識別指標１６の面積を大きく形成することができ、視認性が向上すると共に、金型加工も容易となり金型を低コストで作成できる。
【００４２】
図５は、識別指標の他の例を示す図である。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Ｅ−Ｅ線で切断し、回折格子部及び本実施の形態にかかる識別指標の概略断面を示す図である。同図も、図３に示した識別指標と異なる点のみを説明する。
【００４３】
同図は、円柱状のボス１７を形成し識別指標としたものである。識別指標であるボス１７は、回折格子１５が形成された側の面の光学有効面外の位置に形成されている。また、この識別指標が丸穴であってもよい。
【００４４】
なお、識別指標は、上記の例に限るものでなく、他の形状、例えば矩形のボスであってもよいし、図４に示す段差状の部位を凹部に形成したものであってもよい。更に、図３に示すリブ状の識別指標１６を視認性向上のため複数個形成してもよく、また、半球状の突起や、半球状の穴に形成されたものであってもよい。
【００４５】
また、回折格子１５の断面形状は微小な角度を有する傾斜面に形成されていてもよい。また、断面形状が階段状に形成されたエシュロン構造や、鋸歯形状のブレーズ構造の場合にも適用可能である。
【００４６】
更に、識別指標１６の上面に数字、記号、アルファベット等を用いて、製品種別や多数個取りの場合は型番号等の情報を形成することが好ましい。このようにすることで、光学素子の誤使用を防止することができる。
【００４７】
図６は、本実施の形態に係る光学素子１３を双方向光通信モジュールへ組み込む際の工程を示すフローチャートである。以下、同フローに従って説明する。
【００４８】
まず、筐体に光ファイバを支持したファイバホルダを固定する（ステップＳ１０１）。次いで、本実施の形態に係る光学素子に形成された識別指標を確認しつつ、識別指標即ち回折格子が略所定の方向となるように組み込む（ステップＳ１０２）。更に、発光素子及び受光素子が所定の位置関係となるように組み込む（ステップＳ１０３）。この発光素子及び受光素子の組み込みは、例えば筐体に設けられたピンと基台に形成された穴等により位置決めがなされる。
【００４９】
なお、このＳ１０１〜Ｓ１０３は、双方向光通信モジュールの構造に対応して、異なる順序であってもよい。
【００５０】
次いで、光ファイバに受光素子が受光すべき所定の波長の光（例えば、波長１．５μｍ）を導入し、受光素子を動作させて受光素子出力をモニタする（ステップＳ１０４）。この後、筐体に形成された溝１９ｍ（図１及び２参照）に光学素子を回転させるためのジグを挿入し、受光素子出力から最大出力が得られるように、光学素子を回転調整する（ステップＳ１０５）。
【００５１】
この後、光学素子を接着固定（ステップＳ１０６）して、終了する。
【００５２】
このような工程により、図２に示す如く、発光素子１１が発する光ビームは同図に示す光路ｂ０をたどり、光学素子１３のレンズ面及び回折格子１５を通過して、所定の次数の回折光として光ファイバ１の端部の面３に集光されて入射し、光ファイバ１を通して外部の光伝送路に高効率で送出することができる。
【００５３】
一方、外部の光伝送路から伝送され、光ファイバ１の端部の面３から射出される光ビームは回折格子１５により回折され、所定の次数の回折光が光学素子１３のレンズ面により集光され、同図に示す光路ｂ１方向に偏向して高効率で受光素子１２に入射させることができる。
【００５４】
なお、ステップＳ１０５において、識別指標１６に触針し、この識別指標１６を利用して調整をおこない、調整後に触針を退避させるようにしてもよい。この場合には、筐体１９は触針が挿脱可能な形状に形成されていればよい。
【００５５】
発光素子１１と受光素子１２及び光ファイバ１の端部の面３が位置決めされて組み込まれる場合には、ステップＳ１０２において、識別指標１６を用いて、筐体１９に対し回折格子を予め決められた所定の方向に所定の誤差内で組み込み、固定するようにしてもよい。この場合には、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の工程は省略できる。また、ステップＳ１０２において、上記の触針によって、所定の誤差内で組み込みを行ってもよい。この場合にも、ステップＳ１０４及びステップＳ１０５の工程は省略できる。
【００５６】
図７は、識別指標１６を用いて、筐体１９に対し回折格子を予め決められた所定の方向に所定の誤差内で組み込む他の方法を示す図である。
【００５７】
同図における光学素子は、図３に示す光学素子１３である。同図に示す光学素子１３に形成された識別指標１６の上面は、光軸に直交する面に対し、傾斜した平面に形成され、その面は正反射するように光学面に形成されている。この光学素子１６を筐体１９に組み込んだ後、識別指標１６の傾斜面に対し、例えば半導体レーザＬを用いて所定の方向からスポット光を照射し、識別指標１６で反射されたスポット光を、予めジグ等に配置されている受光素子Ｐにより受光し、この出力が所定値以上となるように、光学素子を回転調整した後、固定する。このようにして光学素子１３の位置決めを行ってもよい。即ち、識別指標１６の上面を、光軸に直交する面に対し、傾斜した平面に形成し、その面は正反射するような光学面に形成することにより、光学素子１３の回転に対応して識別指標１６で反射されたスポット光の方向が変化することを利用して、光学素子の回折格子の方向の位置決めをおこなうことができる。
【００５８】
なお、図３に示した光学素子を例にして説明したが、図４に示す識別指標１６である段差部を傾斜した平面に形成し、その面を正反射するように光学面に形成することでも、同様の方法による組み込みが可能である。また、図５に示す識別指標１６であるボスの頭部を傾斜した平面に形成し、その面を正反射するように光学面に形成することで同様の方法が可能であり、識別指標１６が凹部で形成されている場合にも、凹部を傾斜した平面に形成し、その面を正反射するように光学面に形成し、識別指標１６からの反射光が検出できるものであれば、適用可能である。
【００５９】
以上説明したように、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る回折格子の形成された光学素子の、回折格子の形成された側の面に、回折格子の形成されている方向を示す識別指標を形成し、この識別指標に基づいて組み込むことにより調整なしに、もしくは微調整のための時間を要するのみで、光ファイバからの光を的確に受光素子に導くと共に、発光素子からの光を的確に光ファイバに導くことができる双方向光通信モジュールを得ることが可能となる。
【００６０】
なお、上記の実施の形態では、一方の面に回折格子、他方の面にレンズ面が形成された光学素子の例で説明したが、回折格子が形成された光学素子とレンズが別体である場合においても、回折格子の形成された光学素子に上記のような識別指標を形成することが可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【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】識別指標の別の例を示す図である。
【図５】識別指標の他の例を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る光学素子を双方向光通信モジュールへ組み込む際の工程を示すフローチャートである。
【図７】識別指標を用いて、筐体に対し回折格子を予め決められた所定の方向に所定の誤差内で組み込む他の方法を示す図である。
【図８】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９】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】
【００６２】
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
１９  筐体
【図１】
2007264171.tif 000003
【図２】
2007264171.tif 000004
【図３】
2007264171.tif 000005
【図４】
2007264171.tif 000006
【図５】
2007264171.tif 000007
【図６】
2007264171.tif 000008
【図７】
2007264171.tif 000009
【図８】
2007264171.tif 000010
【図９】
2007264171.tif 000011