(57)【要約】【課題】実装規模を縮小し、小型化を図る。【解決手段】第１の光ファイバｆ１の側面に対して、第２の光ファイバｆ２の側面を融着して、第１の光ファイバｆ１および第２の光ファイバｆ２のコアを２芯から１芯に結合した融着型光ファイバ１１ａと、融着型光ファイバ１１ａを内部に収め、一方の２芯側の端面１１ｂ−１に対して、第１の光ファイバｆ１の端部を第１のポートｐ１および第２の光ファイバｆ２の端部を第２のポートｐ２として持ち、他方の１芯側の端面１１ｂ−２に対して、第１の光ファイバｆ１の端部を第３のポートｐ３として持つフェルール１１ｂと、を備えている。フェルール１１ｂは、第２のポートｐ２の端面形状に傾斜角度θを持たせるために、２芯側の端面１１ｂ−１が傾斜角度θで研磨された形状を持つ。【選択図】図１
2009151041.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光通信を行う光モジュールにおいて、
第１の光ファイバの側面に、第２の光ファイバの側面を融着して、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバのコアを２芯から１芯に結合した融着型光ファイバと、
前記融着型光ファイバを内部に収め、２芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第１のポートおよび前記第２の光ファイバの端部を第２のポートとして有し、１芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第３のポートとして有するフェルールと、
を備え、
前記フェルールは、前記第２のポートの端面形状に傾斜角度を持たせるために、前記２芯側の端面が前記傾斜角度で研磨された形状を持つ、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記第３のポートに入力した第１の波長を持つ信号光は、前記融着型光ファイバの融着部で分岐して、前記第２のポートから出力し、前記第１のポートに入力した第１の波長とは異なる第２の波長を持つ信号光は、前記第３のポートから出力することを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
レンズと、前記レンズを介して、前記第２のポートから出力される光を受光する受光素子と、前記レンズを介して、前記第１のポートへ光を入力する発光素子とを配置する際に、
前記受光素子と前記発光素子とは、垂直方向の互いの間隔を、少なくとも距離Ｌだけ離して配置する場合、
前記第２のポートから前記レンズまでの距離をａ、前記レンズから前記受光素子までの距離をｂ、前記第１の光ファイバのコアと前記第２の光ファイバのコアとの間隔をｃ、前記第２の光ファイバの光軸に対する前記第２のポートからの出射光の出射角度をθ０としたときの関係を表す第１の関係式を、
Ｌ＝（ａ＋ｂ）×ｔａｎθ０＋ｃ
とし、前記出射光の出射空間の屈折率をｎ１、前記第２の光ファイバの屈折率をｎ２、前記フェルールの前記２芯側の端面に対する前記第２のポートからの出射光の出射角度をθ１、前記傾斜角度をθ２としたときの関係を表す第２の関係式を、
ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２
とし、前記第２の光ファイバの光軸に対する前記第２のポートからの出射光の前記θ０と、前記フェルールの前記２芯側の端面に対する前記第２のポートからの出射光の前記出射角度θ１と、前記傾斜角度θ２との関係を表す第３の関係式を、
θ１＝θ０＋θ２
として、前記フェルールの前記２芯側の端面は、前記第１の関係式、前記第２の関係式および前記第３の関係式を満たす前記傾斜角度θ２を持つ、
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項４】
光通信を行う光送受信モジュールにおいて、
第１の光ファイバの側面に、第２の光ファイバの側面を融着して、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバのコアを２芯から１芯に結合した融着型光ファイバと、前記融着型光ファイバを内部に収め、２芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第１のポートおよび前記第２の光ファイバの端部を第２のポートとして有し、１芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第３のポートとして有し、前記第２のポートの端面形状に傾斜角度を持たせるために、前記２芯側の端面が前記傾斜角度で研磨された形状を持つフェルールと、から構成される光ファイバアセンブリ部と、
レンズと、光を受光する受光素子と、光を発出する発光素子と、から構成される光素子部と、
を有し、
前記融着型光ファイバの融着部は、前記第３のポートに入力した第１の波長を持つ第１の信号光を前記第２のポートへ分岐出力し、
前記受光部は、前記レンズを介して、前記第１の信号光を受光し、
前記発光部は、前記第１の波長とは異なる第２の波長を持つ第２の信号光を発出し、前記第２の信号光は、前記レンズを介して、前記第１のポートへ入力して前記第３のポートから出力する、
ことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項５】
前記受光素子と前記発光素子とは、垂直方向の互いの間隔を、少なくとも距離Ｌだけ離して配置する場合、
前記第２のポートから前記レンズまでの距離をａ、前記レンズから前記受光素子までの距離をｂ、前記第１の光ファイバのコアと前記第２の光ファイバのコアとの間隔をｃ、前記第２の光ファイバの光軸に対する前記第２のポートからの出射光の出射角度をθ０としたときの関係を表す第１の関係式を、
Ｌ＝（ａ＋ｂ）×ｔａｎθ０＋ｃ
とし、前記出射光の出射空間の屈折率をｎ１、前記第２の光ファイバの屈折率をｎ２、前記フェルールの前記２芯側の端面に対する前記第２のポートからの出射光の出射角度をθ１、前記傾斜角度をθ２としたときの関係を表す第２の関係式を、
ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２
とし、前記第２の光ファイバの光軸に対する前記第２のポートからの出射光の前記出射角度θ０と、前記フェルールの前記２芯側の端面に対する前記第２のポートからの出射光の前記出射角度θ１と、前記傾斜角度θ２との関係を表す第３の関係式を、
θ１＝θ０＋θ２
として、前記フェルールの前記２芯側の端面は、前記第１の関係式、前記第２の関係式および前記第３の関係式を満たす前記傾斜角度θ２を持つ、
ことを特徴とする請求項４記載の光送受信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールおよび光送受信モジュールに関し、特に光通信を行う光モジュールおよび光通信を行う光送受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光アクセスシステムとして、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスを高速かつ安価に提供するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムが実用化されている。
ＰＯＮシステムは、光／電気変換を行わない低コストの受動素子である光スプリッタを用いて、光信号を複数に分岐して、一芯の光ファイバを複数ユーザで共有するシステムであり、経済的なネットワークを構築することができる。
【０００３】
図６、図７はＰＯＮシステムの概要を示す図である。図６は局から加入者への下り信号の転送の様子を示し、図７は加入者から局への上り信号の転送の様子を示している。
ＰＯＮシステム３０は、局に設置されたＯＬＴ（Optical Line Terminal：光加入者線終端装置）３１、宅内／構内に設置されたＯＮＵ（Optical Network Unit：光加入者線ネットワーク装置）３２−１〜３２−３、光ファイバを分岐する光スプリッタ３３から構成される。なお、ＯＮＵ３２−１〜３２−３には、パソコン等の端末４−１〜４−３がそれぞれ接続している。
【０００４】
ＯＬＴ３１とＯＮＵ３２−１〜３２−３の間に、光信号を合分波する光スプリッタ３３が設置され、光スプリッタ３３を介して、１つのＯＬＴ３１と複数のＯＮＵ３２−１〜３２−３間で光通信が行われる（図では光スプリッタ３３で光信号を３つに分岐している例を示しているが、現状システムの最大分岐数は３２が一般的である）。
【０００５】
ＯＮＵ３２−１〜３２−３は、ＯＬＴ３１から送信された光信号を電気信号に変換する。また、端末４−１〜４−３から送信された電気信号を光信号に変換して、ＯＬＴ３１へ送信する。
【０００６】
ここで、図６における、下り（ＯＬＴ→ＯＮＵ）信号を転送する場合は、ＯＬＴ３１からＯＮＵ３２−１〜３２−３へ、同じ光信号が光スプリッタ３３で分岐されて転送される（下り信号の波長は１．５５μｍ）。そのため、ＯＮＵへは自分以外の宛先のデータも転送されるため、各ＯＮＵにおいて自分宛のデータだけを抽出し、それ以外のデータは破棄している。
【０００７】
また、図７における、上り（ＯＮＵ→ＯＬＴ）信号を転送する場合は、光スプリッタ３３により複数のＯＮＵ３２−１〜３２−３からの光信号が合波される（上り信号の波長は１．３μｍ）。このため、ＯＮＵ３２−１〜３２−３では送信タイミングと送信量を考慮した多重化制御が行われる。
【０００８】
図８はＯＬＴ３１およびＯＮＵ３２−１〜３２−３に使用される光トランシーバの構成を示す図である。光トランシーバ５０は、光ファイバｆと接続する光送受信モジュール５、ＬＤ（Laser Diode）駆動回路５０−１、メインアンプ部５０−２の構成要素を含む。
【０００９】
ＬＤ駆動回路５０−１とメインアンプ部５０−２は、プリント基板５０ａ上に搭載されており、光送受信モジュール５は、リード端子部分がプリント基板５０ａに半田付けされて、これらの構成要素はケース５０ｂ内に格納される。なお、光送受信モジュール５は、光信号の送信機能および受信機能を有する光部品である。
【００１０】
従来の光モジュールの構造として、３つの光ファイバを中央部で融着し、融着部分のアスペクト比およびカップリング比を調整して、所望の分波機能を持たせた光モジュールが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−３５９２０５号公報（段落番号〔００１４〕〜〔００２２〕、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図９は光送受信モジュール５の構成を示す図である。従来の光送受信モジュール５は、ＬＤパッケージ５１と、ＰＤ（Photo Diode）パッケージ５２と、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）カプラ付光ファイバ部５３とから構成される。
【００１２】
ＬＤパッケージ５１は、サファイア窓付キャップ５１ａ、ＬＤ素子５１ｂ、モニタＰＤ素子５１ｃ、レンズ付パッケージ５１ｄから構成される。サファイア窓付キャップ５１ａは、高屈折率、低分散のサファイアの材質で形成されたサファイア窓５１ａ−１が取り付けられたキャップであり、実装・配線されたＬＤ素子５１ｂとモニタＰＤ素子５１ｃとに、このキャップを被せて、内部を窒素雰囲気で封止する。
【００１３】
また、レンズ付パッケージ５１ｄは、ＬＤ素子５１ｂで発出した送信光を集光するレンズ５１ｂ−１が取り付けられたパッケージであり、サファイア窓付キャップ５１ａを被うように設置される。
【００１４】
ＰＤパッケージ５２は、レンズ付パッケージ５２ａ、受信ＰＤ素子５２ｂ、プリアンプ５２ｃから構成される。レンズ付パッケージ５２ａは、受信光を集光するレンズ５２ａ−１が取り付けられたパッケージであり、このパッケージの中に受信ＰＤ素子５２ｂとプリアンプ５２ｃを実装・配線して、内部を窒素雰囲気で封止する。
【００１５】
ＷＤＭカプラ付光ファイバ部５３は、光ファイバｆ、金属フェルール５３ａ、スリーブ５３ｂ、ＷＤＭカプラ５３ｃから構成される。光ファイバｆは、金属フェルール５３ａに固定され、金属フェルール５３ａは、スリーブ５３ｂに挿入されて固定される。なお、金属フェルール５３ａには、光ファイバｆの先端部の位置にＷＤＭカプラ５３ｃが固定されている。
【００１６】
ここで、光信号の送信時、図８で示したＬＤ駆動回路５０−１は、リード端子５１−１を通じて、光送受信モジュール５内のＬＤ素子５１ｂを駆動する。そして、ＬＤ素子５１ｂから発出し、サファイア窓５１ａ−１を通過した光信号は、レンズ５１ｂ−１で集光され、ＷＤＭカプラ５３ｃを透過して、光ファイバｆへ入射して出力される。
【００１７】
なお、モニタＰＤ素子５１ｃは、ＬＤ素子５１ｂからのバック光を受光して電気信号に変換し、リード端子５１−１を通じて、ＬＤ駆動回路５０−１に送信する。ＬＤ駆動回路５０−１は、この電気信号が一定レベルとなるように、ＬＤ素子５１ｂを駆動することで出力の安定化を図る。
【００１８】
一方、光信号の受信時には、光ファイバｆを通じて入力してきた光信号は、ＷＤＭカプラ５３ｃで９０°下方に分岐され、レンズ５２ａ−１を介して受信ＰＤ素子５２ｂに入射する。受信ＰＤ素子５２ｂは、光／電気変換を行って電気信号を生成し、プリアンプ５２ｃは、この電気信号を増幅する。
【００１９】
なお、プリアンプ５２ｃで増幅された信号は、リード端子５２−１を通じて図８で示したメインアンプ部５０−２へ送信され、メインアンプ部５０−２でさらに増幅された後、後段の処理部へ送信される。
【００２０】
上記のように、従来の光送受信モジュール５は、ＬＤパッケージ５１、ＰＤパッケージ５２、ＷＤＭカプラ付光ファイバ部５３の個々の部品を集めて構成しているため、コストが高く、実装規模も大きくなるといった問題があった。
【００２１】
また、光送受信モジュール５は、ＷＤＭカプラ５３ｃで９０°分岐している構造を持つのでＴ型構造の部品となり、このため、光トランシーバ５０に実装する場合に広いスペースが必要となり、光トランシーバの小型化製造の妨げになるといった問題があった。
【００２２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、実装規模を縮小し、小型化を図った光モジュールを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、実装規模を縮小し、小型化を図った光送受信モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、光通信を行う光モジュールが提供される。この光モジュールは、第１の光ファイバの側面に、第２の光ファイバの側面を融着して、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバのコアを２芯から１芯に結合した融着型光ファイバと、前記融着型光ファイバを内部に収め、２芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第１のポートおよび前記第２の光ファイバの端部を第２のポートとして有し、１芯側の端面に対して、前記第１の光ファイバの端部を第３のポートとして有するフェルールと、を備えている。
【００２４】
ここで、フェルールは、第２のポートの端面形状に傾斜角度を持たせるために、２芯側の端面が傾斜角度で研磨された形状を持つ。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の光モジュールにより、実装規模が縮小化され、小型化を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光モジュールの原理図である。光モジュール１０は、融着型光ファイバ１１ａとフェルール１１ｂ（金属フェルール）から構成される。
【００２７】
融着型光ファイバ１１ａは、第１の光ファイバ（以下、光ファイバｆ１）の側面（コア側面）に対して、第２の光ファイバ（以下、光ファイバｆ２）の側面（コア側面）を融着して、光ファイバｆ１および光ファイバｆ２のコアを２芯から１芯に結合した融着型の光ファイバである。
【００２８】
フェルール１１ｂは、融着型光ファイバ１１ａの融着部１１ａ−１およびその周辺部を内部に収める光ファイバ支持部品である。なお、光ファイバｆ１、ｆ２の融着部分である融着部１１ａ−１の周囲は空洞になっている。
【００２９】
また、一方の２芯側の端面１１ｂ−１に対して、光ファイバｆ１の端部を第１のポート（以下、ポートｐ１）、光ファイバｆ２の端部を第２のポート（以下、ポートｐ２）として有し、他方の１芯側の端面１１ｂ−２に対して、光ファイバｆ１の端部を第３のポート（以下、ポートｐ３）として有する。なお、端面１１ｂ−２に位置する光ファイバｆ２の片側は切断されて、フェルール１１ｂ内に収容される。
【００３０】
さらに、フェルール１１ｂは、ポートｐ２の端面形状に傾斜角度θを持たせるために、２芯側の端面１１ｂ−１が傾斜角度θで研磨された形状を持つ（すなわち、端面１１ｂ−１を角度θで研磨すれば、ポートｐ２の端面も角度θとなる（ポートｐ１の端面も同様））。これにより、光ファイバｆ２のポートｐ２から出力される信号光を所定の角度で出射させることができる。
【００３１】
ここで、融着型光ファイバ１１ａは、融着部１１ａ−１において、互いに異なる波長λ１、λ２の分波機能を有している。例えば、ポートｐ３に入射した第１の波長（λ１）を持つ信号光は、融着型光ファイバ１１ａの融着部１１ａ−１で分岐して、ポートｐ２から出射する。また、ポートｐ１に入射した第１の波長とは異なる第２の波長（λ２）を持つ信号光は、出力ポートｐ３から出射する。
【００３２】
次に光ファイバを融着して分波機能を持たせる際のパラメータ調整について説明する。パラメータとしては、アスペクト比とカップリング比を調整して、所望の分波機能を持たせることになる。
【００３３】
図２はアスペクト比を示す図である。融着部１１ａ−１のアスペクト比は、融着部１１ａ−１の横断面における長い方の長さＢを、短い方の長さＡで割った値（Ｂ／Ａ）となる。アスペクト比を調整することで、λ１、λ２の差を決定することができる。
【００３４】
一方、カップリング比は、例えば、ポートｐ３から光を入力したときに、この入力光の強度と、ポートｐ１、ｐ２から出力される出力光の強度との比であり、融着部１１ａ−１の長さ（カップリング長）によって変化する。
【００３５】
ここで、例えば、波長λ１が１．５５μｍの光を、ポートｐ３からポートｐ２へ出力させ、波長λ２が１．３μｍの光を、ポートｐ３からポートｐ１へ出力させる場合を考えると、融着部１１ａ−１のアスペクト比が０．２５μｍ（＝１．５５−１．３）となるように調整し、かつ波長λ１が１．５５μｍとなるように融着部１１ａ−１のカップリング比（カップリング長）を調整することになる。
【００３６】
次に光モジュール１０をＰＯＮシステムのＯＮＵに適用した場合について説明する。図３は光送受信モジュールの構成を示す図である。光送受信モジュール２は、光半導体パッケージ部２１（光素子部に該当）と、光モジュール１０を含む光ファイバアセンブリ部２２とから構成される。なお、ＰＯＮシステムに適用する場合は、図９で示した光送受信モジュール５の代わりに、図３の光送受信モジュール２が設置されることになる。
【００３７】
光半導体パッケージ部２１は、レンズ２１ａ、ホルダ２１ｂ、サファイア窓付キャップ２１ｃ、ＬＤ素子２１ｄ（発光素子に該当）、モニタＰＤ素子２１ｅ、受信ＰＤ素子２１ｆ（受光素子に該当）、プリアンプ２１ｇから構成される。
【００３８】
サファイア窓付キャップ２１ｃは、高屈折率、低分散のサファイアの材質で形成されたサファイア窓２１ｃ−１が取り付けられたキャップであり、実装・配線されたＬＤ素子２１ｄ、モニタＰＤ素子２１ｅ、受信ＰＤ素子２１ｆ、プリアンプ２１ｇに対して、サファイア窓付キャップ２１ｃを被せて、内部を窒素雰囲気で封止する。
【００３９】
また、ホルダ２１ｂは、サファイア窓付キャップ２１ｃの側面を被うように設置され、レンズ２１ａは、サファイア窓２１ｃ−１の近傍に固定される。なお、ＬＤ素子２１ｄや受信ＰＤ素子２１ｆなどの光半導体素子は、図に示すように近接に配置できるので、集積化が可能であり、モジュール全体の小型化を実現するものである。
【００４０】
一方、光ファイバアセンブリ部２２は、図１で示した光モジュール１０と、スリーブ２２ａとから構成される。光モジュール１０は、スリーブ２２ａに挿入されて固定される。なお、光モジュール１０の構成は上述したので説明は省略する。
【００４１】
ここで、各構成要素の実装方法を簡単に説明する。光半導体パッケージ部２１のパッケージ上に、ＬＤ素子２１ｄ、モニタＰＤ素子２１ｅ、受信ＰＤ素子２１ｆ、プリアンプ２１ｇ等の半導体素子を半田又は導電性接着剤を使用して実装し、これら半導体素子とパッケージの配線部分をワイヤボンディングで接続する。
【００４２】
そして、内部を窒素雰囲気で封止するようにして、これらの構成要素にサファイア窓付キャップ２１ｃを被せて、パッケージに溶接固定する。その後、光半導体パッケージ部２１のパッケージにホルダ２１ｂをレーザ溶接で固定する。
【００４３】
また、画像認識等により、ＬＤ素子２１ｄとレンズ２１ａの中心位置を合わせるように調整して、レーザ溶接でレンズ２１ａを光半導体パッケージ部２１のパッケージ上に固定し、本体２ａに光半導体パッケージ部２１を搭載して、ホルダ２１ｂと本体２ａをレーザ溶接で固定する。
【００４４】
そして、光ファイバアセンブリ部２２と光半導体パッケージ部２１との光軸調整を行ってから、光ファイバアセンブリ部２２を光半導体パッケージ部２１のパッケージ上にレーザ溶接で固定する。
【００４５】
次に動作について説明する。波長１．３μｍの信号光をＯＬＴへ送信する場合、図８で示したＬＤ駆動回路５０−１は、リード端子２１−１を通じて、光送受信モジュール２内のＬＤ素子２１ｄを駆動する。そして、ＬＤ素子２１ｄから発出し、サファイア窓２１ｃ−１を通過した波長１．３μｍの信号光は、レンズ２１ａで集光され、直進方向に進んで、光ファイバｆ１に入射して出力される。
【００４６】
なお、モニタＰＤ素子２１ｅは、ＬＤ素子２１ｄからのバック光を受光して電気信号に変換し、リード端子２１−１を通じて、ＬＤ駆動回路５０−１に送信する。ＬＤ駆動回路５０−１は、この電気信号が一定レベルとなるように、ＬＤ素子２１ｄをフィードバック制御によって駆動することで出力の安定化を図る。
【００４７】
一方、ＯＬＴから送信された波長１．５５μｍの信号光を受信する場合には、光ファイバｆ１を通じて入力してきた信号光は、融着部１１ａ−１を介して分岐され、光ファイバｆ２のポートｐ２から一定角度で出力し、レンズ２１ａを介して受信ＰＤ素子２１ｆに入射する。受信ＰＤ素子２１ｆは、波長１．５５μｍの信号光を受信して、光／電気変換を行って電気信号を生成し、プリアンプ２１ｇは、この電気信号を増幅する。
【００４８】
なお、プリアンプ２１ｇで増幅された信号は、リード端子２１−１を通じて図８で示したメインアンプ部５０−２へ送信され、メインアンプ部５０−２でさらに増幅された後、後段の処理部へ送信される。
【００４９】
次に光送受信モジュール２における、光ファイバ、レンズおよび光半導体素子の配置関係について説明する。なお、以降の説明では、レンズ２１ａの収差（光学系の結像の不完全さの結果として生じる誤差）は、レンズ２１ａの曲率半径が大きいため無いものとする。
【００５０】
図４は光ファイバ、レンズおよび光半導体素子の配置関係を示す図である。フェルール１１ｂ、レンズ２１ａ、ＬＤ素子２１ｄ、受信ＰＤ素子２１ｆの配置関係を示している。
ＬＤ素子２１ｄと受信ＰＤ素子２１ｆを、図のように隣接して配置する際は、それぞれの部品形状の大きさ等の理由で、ＬＤ素子２１ｄと受信ＰＤ素子２１ｆの垂直方向の互いの間隔を、少なくとも距離Ｌだけ離して配置する必要がある。
【００５１】
この条件において、ポートｐ２からレンズ２１ａまでの距離をａ、レンズ２１ａから受信ＰＤ素子２１ｆまでの距離をｂ、光ファイバｆ１のコアと光ファイバｆ２のコアとの間隔をｃ、光ファイバｆ２の光軸に対するポートｐ２からの出射光の出射角度をθ０とする。
【００５２】
このとき、これらのパラメータは以下の式（１）を満たす。
Ｌ＝（ａ＋ｂ）×ｔａｎθ０＋ｃ・・・（１）
図５はポートｐ２から出射された出射光の光路周辺を示す図である。フェルール１１ｂの２芯側の端面１１ｂ−１に対するポートｐ２からの出射光の出射角度をθ１、出射光の出射空間の媒体の屈折率をｎ１、光ファイバｆ２の媒体の屈折率をｎ２、フェルール１１ｂの端面１１ｂ−１の傾斜角度をθ２とする。
【００５３】
このとき、これらのパラメータは、スネルの法則から以下の式（２）を満たす。
ｎ１×ｓｉｎθ１＝ｎ２×ｓｉｎθ２・・・（２）
一方、角度θ０、θ１、θ２の関係は以下の式（３）を満たす。
【００５４】
θ１＝θ０＋θ２・・・（３）
ここで、ＬＤ素子２１ｄと受信ＰＤ素子２１ｆとの間隔Ｌが最低でも０．３ｍｍ離して配置できるように、フェルール１１ｂの端面１１ｂ−１の傾斜角度θ２を設定する。以下、傾斜角度θ２が６°とした場合の間隔Ｌを算出する。
【００５５】
出射光の出射空間は空気なのでｎ１＝１であり、光ファイバｆ２の屈折率ｎ２＝１．４５である。また、フェルール１１ｂの端面１１ｂ−１の傾斜角度θ２は６°と仮に決めたので、これらの数値を式（２）に代入すると、１×ｓｉｎθ１＝１．４５×ｓｉｎθ２であるから、
ｓｉｎθ１＝１．４５×ｓｉｎθ２＝１．４５×ｓｉｎ６°
＝１．４５×０．１０４５３＝０．１５１６・・・（２ａ）
式（２ａ）からθ１＝８．７２°が求まる。そして、式（３）にθ１＝８．７２°、θ２＝６°を代入すると、θ０＝８．７２°−６°となって、θ０＝２．７２°が求まる。
【００５６】
一方、他のパラメータの具体的な数値としては、ポートｐ２からレンズ２１ａまでの距離ａ＝４ｍｍ、レンズ２１ａから受信ＰＤ素子２１ｆまでの距離ｂ＝１．４ｍｍ、光ファイバｆ１のコアと光ファイバｆ２のコアとの間隔ｃ＝０．１２５ｍｍである。
【００５７】
これらの値を式（１）に代入すると、Ｌ＝（４＋１．４）×ｔａｎ２．７２°＋０．１２５ｍｍとなり、Ｌ＝０．３８２ｍｍが求まる。この値は、ＬＤ素子２１ｄと受信ＰＤ素子２１ｆとの最低限の間隔０．３ｍｍ以上であることを満たしている。したがって、傾斜角度θ２が６°となるように、フェルール１１ｂの端面１１ｂ−１を研磨してよいことがわかる。
【００５８】
なお、上記の式（１）〜（３）を用いての計算では、Ｌとθ２はモジュール製造時に任意に設定可能な可変パラメータとなるので、θ２の値を仮に固定してＬを求め、求めたＬが条件を満たすか否かで、結果的にフェルール１１ｂの研磨角度（傾斜角度）であるθ２を決定している。
【００５９】
以上説明したように、光モジュール１０および光送受信モジュール２は、光ファイバｆ１の側面に対して、光ファイバｆ２の側面を融着した、融着型光ファイバ１１ａと、融着型光ファイバ１１ａを内部に収め、光ファイバｆ１の端部をポートｐ１、光ファイバｆ２の端部をポートｐ２、光ファイバｆ１の端部をポートｐ３とするフェルールとを有して、ポートｐ２の端面形状に傾斜角度θを持たせるために、フェルール１１ｂの端面１１ｂ−１が傾斜角度θで研磨された形状を持つ構成とした。
【００６０】
このような構成にすることにより、発光素子と受光素子との垂直方向の最小限必要な間隔距離を確保して隣接位置に配置することができるので、半導体素子の集積化が可能になり、また従来存在していたＷＤＭカプラ等の部品も不要となるので、コストが低減し、実装規模の縮小化および小型化が可能になる。
【００６１】
また、光ファイバの水平方向に対して、発光素子と受光素子を隣接して配置できるために、従来のモジュールのようなＴ型構造とはならないので、光トランシーバに実装する場合にも従来と比べてはるかに小さなスペースですみ、光トランシーバの小型化を実現することが可能になる。
【００６２】
なお、上記の説明では、光送受信モジュール２をＰＯＮシステムに適用した例で説明したが、ＰＯＮシステムに限らず、幅広い分野での光通信システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】光モジュールの原理図である。
【図２】アスペクト比を示す図である。
【図３】光送受信モジュールの構成を示す図である。
【図４】光ファイバ、レンズおよび光半導体素子の配置関係を示す図である。
【図５】ポートから出射された出射光の光路周辺を示す図である。
【図６】ＰＯＮシステムの概要を示す図である。
【図７】ＰＯＮシステムの概要を示す図である。
【図８】ＯＬＴおよびＯＮＵに使用される光トランシーバの構成を示す図である。
【図９】光送受信モジュールの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０  光モジュール
１１ａ  融着型光ファイバ
１１ａ−１  融着部
ｆ１  第１の光ファイバ
ｆ２  第２の光ファイバ
１１ｂ  フェルール
１１ｂ−１、１１ｂ−２  端面
ｐ１  第１のポート
ｐ２  第２のポート
ｐ３  第３のポート
λ１、λ２  波長
θ  傾斜角度
【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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