JPH03238405A - 光送受信器一体化モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 目　　　　次 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作　　　用 実　　施　　例 発明の効果 概　　　要 広帯域Ｉ　Ｓ　Ｄ　Ｎ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　５ｅ
ｒｖ＋ｃｅ　Ｏ＋ｇｉｔａｌ〜ｅｔｗｏｒｋ　）に代表
される高度な光通信ンステムにお−）て、各家庭に導入
される加入者端末の光インターフエイス部等に適用され
る光送受信器一体化モ／ニールに関し、 少数の部品点数で光結合を行うことによって、小型化を
図ることができ、調整工数を削減させて低コスト化を図
ることができると共に、全体の信頼性を向上させること
ができる光送受信器一体化モジュールを提供することを
目的とし、導波路基板上に複数の導波路が一端部で互い
に平行とするように形成され、前記複数の導波路によっ
て光を合波又は分波する導波路型合分波器と、発光素子
を有する光送信回路と、受光素子を有する光受信回路と
から戊る光送受信器一体化モジュールにおいて、前記複
数の導波路の一端部と直角と２よるように導波路基板上
に溝を設け、その先端部が複数の導波路のうちの一つを
伝搬する光を所定方向に全反射する角度に底形された光
ファイバを前記溝の所定位置に光学接着剤によって固定
して構成し、前記光ファイバと、この先端部に前記光学
接着剤を介して当接する前記導波路とを光結合すると共
に、前記光学接着剤を介した前記光ファイバの胴部によ
って、前記発光素子及び受光素子と、前記光ファイバの
先端部に前記光学接着剤を介して当接する導波路以外の
導波路とを光結合するように構成する。

産業上の利用分野 本発明は広帯域Ｉ　Ｓ　Ｄ　Ｎ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ　５ｅｒｖｉｃｅＤ＋ｇ＋ｔａｌ＼ｅＨｖ○ｒｋ）に
代表される高度な光通信ンステムにお□、）で、各家庭
に導入される加入者端末の光インターフエイス部等に適
用される光送受信器一体化モジュールに関する。

この種の光送受信器一体化モジュールは、−船釣：こ、
数種類の波長の光を分波／合波する導波路と光送信回路
及グ光受信回路とから構成される。

また、この光送受信器一体化モジュールは、屋外に設置
されるために、過酷ｉ；環境下で安定に動作させる必要
があり、更に、光結合部の調整箇所、光部品を減らし、
大量生産性を増すことによって低価格化を図る必要があ
る。

従来の技術 第８図は従来の光送受信器一体化モジュールの構造を示
す平面図である。

この図において、１はニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３
）等からなる導波路基板である。この導波路基板１表面
の所定位置には、チタン（Ｔ１）を熱拡散する等の方法
によって光導波路２が形成されており、これと同材料及
び同方法によって光４波路２の両側に第１分岐光導波路
３と第２分枝光導波路４とが形成されでいる。

また、光導波路２の一端部には、ルビー等からなるリン
ク５に挿入固定された光ファイバ６が、紫外線硬化型の
光学接着剤７によっで接着されで５）る。更に、光導波
路２の他端部には、半導体レーザ等の発光素子８が球レ
ンズ９を介しフ設置されて′、）る、そして、その発光
素子８かろ出力されるレーザビームは、図に矢印Ｙ１で
示すように、球レンズ９を介して光導波路２に結合され
る。

また、第１分岐光導波路３の端部には、ホトダイオード
等の受光素子１０が球レンズ１１を介して設置されてお
り、光導波路２かＳ分岐され、第１分岐光導波路３を伝
搬する光が、図；こ矢印Ｙ２て示すように、球レンズ１
１を介して受光素子１０に入射される。更に、第２分岐
光導波路４の端部には、所定角度に設定され、かつ光を
反射する反射板１３を介して光ファイバ１２が設置され
ており、光導波路２から分岐され、第２分岐光導波路４
を伝搬する光が、図に矢印Ｙ３で示すように、反射板１
３で反射され光ファイバ１２に入射される。

また、上述した導波路基板１、発光素子８、受光素子１
０、球レンズ９．１１、反射板１３等の各部品の他に、
図示せぬ電子回路等が、−点鎖線で示す金属性の箱１５
に収納され、光送受信器−体化モジュールが構成されて
いる。従って、この光送受信器一体化モジュールによれ
ば、複数の波長の光を分波／合波することができ、また
、伝送経路のインタフェース部として適用し、光の送受
信を行うことが出来る。

発明が解決しようとする課題 ところで、上述した光送受信器一体化モジュールにお５
）では、導波路基板１の各光導波路２，３゜４と、発光
素子８、受光素子１０及び光ファイバ１２との光結合に
、球レンズ９，１１及び反射板１３が用いられており、
これらを個別に調整して固定する必要がある。このよう
に部品点数が多いと、モジュール全体の小型化を図るこ
とが難しく：′；ると共に、その調整工数が多くするの
で、コストが高＜？；る問題があった。また、部品点数
が多く、調整工数が多し）ことは、全体の故障確率が高
くフ；す、調整不良箇所が多くなることにつデ；がる。

つまり、モジュール全体の信頼性が低下する問題よプ；
る。

本究明はこのよう？二点に鑑みてなされたものであり、
少数の部品点数で光結合を行うことによって、小型化を
図ることができ、調整工数を削減させて低コスト化を図
ることができると共に、全体の信頼性を向上させること
ができる光送受信器−（Δイヒモンユールを提供するこ
とを目的としている。

課題を解決するための手段 本究明は、導波路基板上に複数の導波路が一端部て互′
、）に平行となるように形成され、前記複数の導波路に
よっで光を合波又は分波する導波路型合分波器よ、発光
素子を有する光送信回路と、受光素子を有する光受信回
路とから成る光送受信器一体化モジュールにおいて、 前記導波路基板上に、前記複数の導波路の一端部に対し
て直角方向に溝を形成し、この形成された溝の所定位置
に光学接着剤によって光ファイバを固定し、この固定さ
れた光ファイバの先端部を前記導波路を伝搬する光を所
定方向に全反射する角度に成形する。

そして、前記光ファイバと、この先端部に前記光学接着
剤を介して当接する前記導波路とを光結合すると共に、
前記光学接着剤を介した前記光ファイバの胴部によって
、前記発光素子及び受光素子と前記光ファイバの先端部
に前記光学接着剤を介して当接する導波路以外の導波路
とを光結合させるように構成する。

また、前記光ファイバの先端部を、前記導波路を伝搬す
る光が全反射せず、分岐される角度に成形してもよい。

更に、前記光ファイバの先端部に、誘電体多層膜を設け
、前記導波路を伝播する光が全反射せず、分岐されるよ
うにしてもよい。

また、本発明の他の側面によると、前記導波路基板上に
、前記複数の導波路の一端部に対して直角方向であって
、かつその傾斜面が前記導波路を伝搬する光を、前記導
波路基板の下方に全反射する角度でＶ形状溝を形成し、
この形成されたＶ形状溝の所定位置に光学接着剤によっ
でロッドレンズを固定する。

そして、前記Ｖ形状溝を介して任意の前記導波路と前記
受光素子とを光結合すると共に、前記光学接着剤及ブ前
記ロッドレンズとを介して、任意の前記複数の導波路と
前記発光素子及び先端が球状に形成された光ファイバと
を光結合するように構成する。

作　　　用 上述した横絞によれば、導波路を伝播する光が光ファイ
バの先端部で全反射し、この光ファイバを伝搬して伝送
路へ伝送され、また、光学接着剤を介した光ファイバの
胴部がロッドレンズと同機能を果たすので、他の導波路
を通過する光が、光学接着剤を透過し、光ファイバで集
光されて受光素子に入射され、更ｊ二、発光素子かみ出
力された光が光ファイバで集光され、光学接着剤を透過
して、その他の導波路に伝搬される。

従って、１本の光ファイバが伝送路、光結合レンズ及グ
光反射器の役割を果たし、これによって、光学部品が削
減し、全体の小型化を図ることができ、更に、光ファイ
バを溝に挿入固定するだ：すで光結合部の組み立てがで
きるのて、その組み立て、及グ光拮合の調整を容易に行
うことが出来る。

また、前記光ファイバの先端部を、導波路を伝搬する光
が全反射せず、所定分岐比で分岐される角度：こ成形す
るか、或いは光ファイバの先端部に、誘電＋、１多層膜
を設け、導波路を伝搬する光が全反射せず、所定分岐比
で分岐されるようにした場合、分岐された光を、光ファ
イバと他の導波路とにそれぞれ伝搬させることができる
。即ち、その先端部が分岐器の役割を果たすことにｔす
、しかも、光学部品が増加することはｔ；い。

更に、導波路基板上に、複数の導波路に対して直角方向
であって、かつその傾斜面がｉＪ彼路を伝搬する光を、
導波路基板上面に対して垂直下部方向に全反射する角度
てＶ形状溝を形成し、この形成されたＶ形状溝の所定位
置に光学接着剤によってロッドレンズを固定した場合、
導波路を伝搬する光が、■形状溝の傾斜面で下方に全反
射されて受光素子に入射され、また、他の導波路を通過
する光が、光学接着剤を通過し、ロッドレンズで集光さ
れ、先端が球状に形成された光ファイバに入射され、更
に、発光素子から出力された光がロッドレンズで集光さ
れ、光学接着剤を透過してその他の導波路に伝搬される
。

従って、■形状溝及びロッドレンズによって、士の反射
７Ａ　ｒ（結合を行うことができ、これによって、光学
部品を削減することがてき、全体の小型化を図ることが
できる。更に、光結合部の組み立て、反り調整を容易に
行うことが出来る。

実　　施　　例 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
。第１図は本発明の第１の実施例による光送受信器一体
化モジュールの構造を示す平面図、第２図は第１図：二
示す■−■線で切断した断面図である。これ与の図にお
いて、第８図に示す従来例の各部に対応する部分には同
一の符号が付しである。

第１図及び第２図にお５）て、１はＳｉ（ンリコン）等
からなる導波路基板である。この導波路基板１表面の所
定位置には、チタン（ＴＩ）を熱拡散する等の方法によ
って先導波路２が形成されており、これと同材料及び同
方法によって光導波路２の両側に一端部で互いに平行と
なるように第１分枝光導波路３と第２分岐光導波路４と
が形成されて″、）る。

また、導波路基板ｌの上部所定位置：ごは、各光導波路
２，３．４と直角に交わる方向に、■形状又は図示され
た半円筒状等の所定形状のａ２０が形成されている。こ
の溝２０には、各光導波路２゜３．４の端部を横切るよ
うに光ファイバ２１が嵌め込まれ、光学接着剤２２によ
って固定されている。ＩｆｌＬ、二の光ファイバの目同
部はロッドレンズ＝ｑ機能の役割を果たすものてあり、
また、その固定に際しては、第２図の矢印Ｙ６て示すよ
うに、光ファイバ２１の中心が、各先導波路２，３．４
の光軸上にくるように固定されて５）る。また、光学接
着剤２２は光導波路と：よぼ同様？；光の屈折率を有す
るものであり、光ファイバ２１を固定する効果の他に、
各先導波￥８２．３．４とは：ｆ同様に光を伝搬する効
果がある。

更に、光ファイバ２１の先端部、即ち第１分岐光導波路
３の端部ｊこ位置する部分は、第１分岐光導波路３かａ
伝搬されてくる光が全店射する角、文、例え；１４５度
の角度に成形されているっこれによれ；Ｉ、第１分岐光
導波路３か与伝搬されてくる光が矢印Ｙ４て示すように
、光ファイバ２１の先端部て全反射され、矢印Ｙ４ａ方
向に伝搬される。

また、導波路基板１上の所定位置には、半導体レーザ等
の発光素子８及グホトダイオード等の受光素子１０が載
置固定されており、発光素子８から出力された光が、図
に矢印Ｙ５で示すように、光ファイバ２１によって、集
光され、光学接着剤２２を介して光導波路２に伝搬され
、また、第２分岐光導波路４かろ伝搬されてくる光が、
矢印Ｙ６て示すように、光学接着剤２２を介して、光フ
ァイバ２１によって集光され、受光素子１０に入射され
る。

ま戸こ、導波路基板ｌの左端部にお□、）で、ルビー等
からプ；るリンク５に挿入固定された光ファイハロが、
導波路基板１の端面の光導波路２の端部が露出する部分
に、光学接着剤７によって接着されている。

そして、上述した各部品の他に図示せぬ電子回路等が、
−点鎖線で示す金属製の箱１５に収納され、光送受信器
一体化モジュールが構成されて５）る。

このよう：′；構成によれば、光導波路２と発光素子８
、また、第２分枝光導波路４と受光素子１０の光結合が
、伝送路となる光ファイバ２１によって行われ、更に第
１分岐光導波路３から伝搬されてくる光が、その光ファ
イバ２■の先端部で反射され、光ファイバ２１に１云搬
される。

従って、第８図ｉ＝示す従来例のように、光結合用の球
レンズ９，１０．及グ反射板１３を用５）ること”＋＞
　＜　、大ファイバ２１のみて光結合が行えるので、光
部品点数を削減し、光転合部の調整及び固定箇所をＡ少
させることができる。

次ｊこ、第３図を参照して、本発明の第２の実施例によ
る光送受信器一体化モジュールにつし）て説鑞する。プ
；お、この図にお□、）で、第１図に示す第１の実施例
の各部に対応する部分には問−の符号を付し、その説明
を省略する。

この軍２の実施例が第１の実施例と異ｉ；る点は、±フ
ァイバ２１の先端部の角度を全反射しデ：い角文に千成
二、更に、導波路基板１上で、かつ第１分岐士導占路５
０延長線上の所定位置に第３分枝光導波路３０を形成し
、その端部に、光学接着剤７′によって、リング５′に
挿入固定された光ファイバ６′を接着したことである。

即ち、このような構成によれば、第１分岐光導波路３か
ろ伝搬されてくる光が、光ファイバ２１の先端部で矢印
Ｙ４及乙ｅＹ７の方向に分岐される。

矢印Ｙ４方向に分岐された光は、光ファイバ２１を伝播
し、また、矢印Ｙ７方向に分岐された光は、第３分岐光
導波路３０を伝搬して光ファイバ６′へ伝送される。

従って、光ファイバ２１の先端で分岐された異デ；る波
長の光を、それぞれ異なる経路の伝送路へ伝送すること
ができる。

次に、第３の実施例を説明する。この第３の実施例の構
成は、第３図に示した第２の実施例とほぼ同様であるが
、一部具なる点は、光ファイバ２１の先端部が、第１分
枝光導波路３から伝播されてくる光を全反射する角度に
形成されでおり、その先端部ｊ：誘電体多層膜が形成さ
れて−）ることである。

即ち、このような構成によれば、第２の実施例と同様に
、第１分枝光導波路３から伝搬されてくる光が、光ファ
イバ２１の先端部で矢印Ｙ４及びＹ７の方向に分岐され
、矢印Ｙ４方向に分岐された光が、光ファイバ２１を伝
搬し、また、矢印Ｙ７方向に分岐された光が、第３分岐
光導波路３０を伝搬して光ファイハロ′へ伝送される。

従って、光ファイバ２１の先端で分岐された異なる波長
の光を、それぞれ異ｔ；る経路の伝送路へ伝送すること
ができる。

次に、第４図〜第７図を参照して、本発明の第４の実施
例；二よる光送受信器一体化モジュールにつ５）で説明
する。第４図：′ｉ本発明の第４の実施例による光送受
信器−像化モンユールの構造を示す平面図、第５図は第
４図に示す■−Ｖ線で切断した断面図、第６図は第４図
に示す■−■線て切断した断面図、第７図は第４図に示
す■−■線で切断した断面図である。デよお、これらの
図において、第１図に示す第１の実施例の各部ｊこ対応
する部分には同一の符号が付しである。

第４図において、１は導波路基板、２は光導波路、３は
第１分岐光導波路、４は第２分岐光導波路４である。

導波路基板１の上部所定位置には、各光導波路２．３．
４と直角に交わる方向に、■形状溝４０が形成されてい
る。

このＶ形状溝４０は、第５図に示すように、方の斜面４
０ａが、第１分岐先導波路３を伝搬してきた光を全反射
し、この全反射した光が矢ＥＯＹ８で示すように、導波
路基板ｌの水平面に対してほぼ垂直に入射し、かつ導波
路基板ｌの下面所定位置に配置されたホトダイオード等
の受光素子１０に入射するような角度θ。に成形されて
いる。

即ち、この実施例による導波路基板１の場合、シリコン
材料が適用されているので、シリコン材料の屈折率−３
，５とすると、臨界全反射角θ、は、 θ、　＝ｃ　ｏ　ｓ−’　（１／３．　５）　＝７３゜
となる。

従って、■形状溝４０の斜面４０ａの角度θ０を７３°
以下にすることによって、第１分枝光導波路３を伝搬し
てきた光が全反射することにデ；る。

また、光を全反射させ、かつ導波路基板１の水平面に対
して垂直に入射させるには、角度θ。を４５°に成形す
ればよい。なお、■形状溝４０を形成するには、ダイン
ングソー又は、エンチングによって行うことが出来る。

また、■形状溝４０には、光導波路２及こく第１分岐光
導波路４の各端部を横切るようにロッドレンズ４１が嵌
め込まれ、光学接着剤２２によって固定されで′、）る
。また、導波路基Ｖｉｌ上の所定位置：こは、半導体レ
ーザ゛等の発光素子８と先端がテーパ球状；こ成形され
た出力用の光ファイバ４２（第６図参照）とが載置固定
されて′、Ｉ）る。

但し、ロッドレンズ４１の固定に際しては、第６図及こ
（第７図に示すように、ロッドレンズ４１の中心が、各
光導波路２，４の光軸上（両図；こ示す矢ＥＥＯＹ９及
ブＹＩＯ参照）にくるようにデ；されて′、）る。

また、ロッドレンズ４１を固定する光学接着剤２２がＶ
形状溝４０に接着されてＬ）るので、このような構成部
分では、■形状ａ４０によって、光導波路２を伝搬して
きた光を全反射する条件が、破るれることにする。つま
り、第６図の矢印Ｙ９て示すように、光導波路２を伝搬
してきた光は、１１ｆｆｉｌし、ロッドレンズ４１によ
って集光され、光ファイバ４２に結合する。

また、導波路基板１の左端部において、ルビー等か；＋
ｔ；るリング５に挿入固定された光ファイハロが、導波
路基板１の端面の光導波路２の端部が露出する部分に、
光学接着剤７によって接着されており、更に、これる各
部品の他に図示せぬ電子回路等が、−点鎖線で示す金属
製の箱１５に収納され、光送受信器一体化モジュールが
構成されている。

このようプ；構成によれば、先導波路２と光ファイバ４
２と、また、第２分岐光導波路４と発光素子８との光結
合が、ロッドレンズ４１によって行われ、更に第１分岐
光導波路３かさ（２：搬されてくる光が、■形状溝４０
で全反射され、受光素子１０１：総合される。

従って、第８図に示す従来例のように、光結合用の球レ
ンズ９，１０．及び反射板１３を用いることなく、ロッ
ドレンズ４１及びＶ形状構４０で光結合が行えるので、
光部品点数を削減し、光結合部の調整反り固定箇所を減
少させることができる。

また、この第４の実施例におし）では、光結合部品にロ
ッドレンズ４１を用いたが、光ファイバて代用させるこ
ともできる。さらに光ファイバの先端部を第３図ｊこ示
した例のように、全反射しな５）角度て斜めに成形すれ
ば、異？よる波長の光を、それぞれ異？：る経路の伝送
路へ伝送することができ、しかも、光結合の部品点数が
増えること：まなし）。

発明の詳細 な説明したように、本発明：＝よれ：２、少数の光部品
点数で光結合を行うことができるので、次のようプ；効
果がある。

Ｃモンユール全体の小型化を図ることができる。

○調整工数を削減させることができ、組み立てを容易に
行うことができる。また、これによって大量生産性を向
上させることができる。

■また、○及び■の効果によって、低コスト化を図るこ
とができる。

Ｇ部品点数が少なく、調整箇所が少ないので、全体の信
頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による光送受信器一体化
モジュールの構造を示す平面図、第２図は第１図：二示
す■−■線で切断した断面図、 第３図は本発明の第２の実施例による光送受信器一体化
モジュールの構造を示す平面図、第４図は本発明の第３
の実施例による光送受信器一体化モジュールの構造を示
す平面図、第５図は第４図に示す■−Ｖ線で切断した断
面図、 第６図は第４図に示す■〜■線で切断した断面図、 第７図は第４図に示す■−■線で切断した断面図、 第８図は従来の光送受信器一体化モジュールの構造を示
す平面図である。 １・導波路基板、 ２．３，４・・導波路、 ８・・・発犬素子、 ′、０・・・受光素子、 ２０・・溝、 ２１・・光ファイバ ２２・・・光学接着剤、 ４０・・・Ｖ形状溝、 ４ｉ・・・Ｃ：／トルレンズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導波路基板（１）上に複数の導波路（２、３、４）
   が一端部で互いに平行となるように形成され、前記複数
   の導波路（２、３、４）によって光を合波又は分波する
   導波路型合分波器と、発光素子（８）を有する光送信回
   路と、受光素子（１０）を有する光受信回路とから成る
   光送受信器一体化モジュールにおいて、 前記複数の導波路（２、３、４）の一端部と直角となる
   ように導波路基板（１）上に溝（２０）を設け、その先
   端部が複数の導波路（２、３、４）のうちの一つ（３）
   を伝搬する光を所定方向に全反射する角度に成形された
   光ファイバ（２１）を前記溝（２０）の所定位置に光学
   接着剤（２２）によって固定して構成し、前記光ファイ
   バ（２１）と、この先端部に前記光学接着剤（２２）を
   介して当接する前記導波路（３）とを光結合すると共に
   、前記光学接着剤（２２）を介した前記光ファイバ（２
   １）の胴部によって、前記発光素子（８）及び受光素子
   （１０）と前記光ファイバ（２１）の先端部に前記光学
   接着剤（２２）を介して当接する導波路（３）以外の導
   波路（２、４）とを光結合することを特徴とする光送受
   信器一体化モジュール。 ２、前記光ファイバ（２１）の先端部を、前記導波路（
   ３）を伝搬する光が全反射せず、分岐される角度に成形
   したことを特徴とする請求項１記載の光送受信器一体化
   モジュール。 ３、前記光ファイバ（２１）の先端部に、誘電体多層膜
   を設け、前記導波路（３）を伝搬する光が全反射せず、
   分岐されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
   光送受信器一体化モジュール。 ４、導波路基板（１）上に複数の導波路（２、３、４）
   が一端部で互いに平行となるように形成され、前記複数
   の導波路（２、３、４）によって光を合波又は分波する
   導波路型合分波器と、発光素子（８）を有する光送信回
   路と、受光素子（１０）を有する光受信回路とから成る
   光送受信器一体化モジュールにおいて、 その傾斜面が前記導波路（３）を伝搬する光を、前記導
   波路基板（１）の下方に全反射する角度に形成されたＶ
   形状溝（４０）を、前記複数の導波路（２、３、４）の
   一端部と直角となるように導波路基板（１）上に設け、 受光素子（１０）を導波路基板（１）の下方に設け、前
   記Ｖ形状溝（４０）の所定位置に光学接着剤（２２）に
   よってロッドレンズ（４１）を固定して構成し、前記Ｖ
   形状溝（４０）を介して任意の前記導波路（３）と前記
   受光素子（１０）とを光結合すると共に、前記光学接着
   剤（２２）及び前記ロッドレンズ（４１）とを介して、
   任意の前記複数の導波路（２、４）と前記発光素子（８
   ）及び先端が球状に形成された光ファイバ（４２）とを
   光結合することを特徴とする光送受信器一体化モジュー
   ル。