JPH03268523A - 光モジュール - 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ｔの手段及び作用 実施例 発明の効果 概　　　要 波長分割多重光伝送に用いられる光モジュールに関し、 構成が簡単な上記光モジュールの提供を目的とし、 例えば、光伝送路からの光を波長分離して複数の受光系
光半導体素子により受光するようにした波長分割多重受
信機用光モジュールにおいて、上記受光系光半導体素子
をエネルギーギャップの大きい順に上記光伝送路側から
同一光路上に配列して構成する。

産業上の利用分野 本発明は、光信号処理、光応用計測、光通信等の分野に
おいて、波長分割多重光伝送に用いられる光モジュール
に関する。

近年、例えば、光加入者系に波長分割多重光伝送技術を
導入して、映像情報の提供や通信等についての多岐に渡
るサービスを展關しようとする試みがなされている。こ
の種の光加入者系ネットワークにおいては、光伝送路か
らの光を波長分離して複数の受光素子により受光するよ
うにした受信機用光モジュール、複数の発光素子からの
光を合波して光伝送路に送出するようにした送信機用光
モジュール、あるいは、これら両者の機能を併せ持つ送
受信機用光モジュールが必要となる。これらの光モジュ
ールは光加入者の側においても使用されるので、構成が
簡単で低コストなものが要求されている。

従来の技術 第９図に双方向波長分割多重送受信機用光モジュールの
従来の構成例を示す。この光モジュールは、０．８μｍ
帯の光を送信し、１．３μｍ帯及び１．５μｍ帯の光を
受信する。１０２は石英ガラス等からなるガラスブロッ
クであり、このガラスブロック１０２の相対する面には
異なる種類のフィルタ膜１０４，１０６が形成されてい
る。ガラスブロック１０２の周囲には、所定の位置間係
で０．８μｍ帯で発光するＬＤ（半導体レーザ）等の発
光系光半導体素子１０８と、１．５μｍ帯の光を受光す
るＦＤ（ホトダイオード）等の受光系光半導体素子１１
０と、１．３μｍ帯の光を受光するＰＤ等のもう一つの
受光系光半導体素子１１２とがそれぞれコリメート又は
集光用のレンズ１１４．１１６，１１８とともに設けら
れている。

発光系光半導体素子１０８から放射された光は、レンズ
１１４で概略コリメートされ、フィルタ膜１０４を透過
してレンズ１２０により収束されて光ファイバ１２２に
入射する。光ファイバ１２２は光コネクタ１２４により
図示しない光伝送路に接続される。光伝送路により伝送
されてきた１゜５μｍ帯の光が光ファイバ１２２の端面
から放射されると、この光はレンズ１２０により概略コ
リメートされて、フィルタ膜１０４で反射され、更にフ
ィルタ膜１０６で反射されてレンズ１１６により収束さ
れて受光系光半導体素子１１０に入射する。又、光ファ
イバ１２２の端面から放射された１、３μｍ帯の光は、
レンズ１２０により概略コリメートされて、フィルタ膜
１０４で反射され、フィルタ膜１０６を今度は透過して
レンズ１１８により収束されて受光系光半導体素子１１
２に入射する。

この光モジュールを光加入者系に導入すると、１．３μ
ｍ帯及び１．５μｍ帯を用いて加入者への２チヤネルの
情報提供が可能になり、加入者からの１チヤネルの情報
伝送が可能になる。

発明が解決しようとする課題 このように従来技術によると、波長分割多重された異な
る波長の光を分離するために、あるいは異なる波長の光
を同一の光伝送路に送出するためにフィルタ膜その他の
波長分離手段が必要であり、且つこの種の手段は高価で
あるから、光モジュールの低コスト化が困難であった。

本発明はこのような事情に鑑みて創作されたもので、構
成が簡単で低コスト化に適した光モジュールの提供を目
的としている。

課題を解決するための手段及び作用 上述した技術的課題は、第１図乃至第３図に基本構成を
示すような光モジュールにより解決される。

第１図に示された光モジュールは、光伝送路２からの光
を波長分離して複数の受光系光半導体素子４により受光
するようにした波長分割多重受信機用光モジュールにお
いて、上記受光系光半導体素子４をエネルギーギャップ
の大きい順に上記光伝送路２側から同一光路上に配列し
たものである。

尚、第１図においては、複数の受光系光半導体素子とし
て４つの光半導体素子４が図示されている。

この構成によると、各受光系光半導体素子４をエネルギ
ーギャップの大きい順に光伝送路２側から配列している
ので、各受光系光半導体素子４が受光する光の波長を光
伝送路２の側から順にλ１、λ２　　λ３　　λ４　と
すると、これらは、λ１くλ２くλ３くλ。

を満足する。ところで、一般に、光半導体素子において
は、当該光半導体素子が受光または発光する光の波長と
同等かそれよりも短い波長を有する光については高効率
で吸収し、それよりも長い波長を有する光については、
高効率で透過するという性質がある。このため、各受光
系光半導体素子４は波長選択フィルタとして機能するよ
うになる。

即ち、波長２１〜λ４の光が波長多重されて光伝送路２
により伝送されてくると、これらのうち、波長λ、の光
は一つめの素子４により受光され、波長λ２〜λ４の光
はこの一つめの素子４を透過する。同じようにして、二
つめ以降の素子４についても該当する波長の光のみを受
光してそれ以外の光を透通ずる。このようにして、従来
のように特にフィルタ等の波長分離手段を用いることな
しに、波長分割多重された各々の光をそれぞれの素子４
により受光することができる。

第２図に示された光モジュールは、複数の発光系光半導
体素子６からの光を合波して光伝送路２に送出するよう
にした波長分割多重送信機用光モジュールにおいて、上
記発光系光半導体素子６をエネルギーギャップの大きい
順に上記光伝送路２側から同一光路上に配列したもので
ある。この図においても複数の発光系光半導体素子とし
て四つの素子６が図示されている。

この場合、各素子６が出力する光の波長を光伝送路２の
側からλ１、　　λ１□　　λ１．　　λ１゜とすると
、これらは、 λ１１＜λ１２くλＩ３〈λ１゜ の関係を満足する。従って、第２図において各素子６か
ら出力された光はそれよりも左側に図示されている素子
６を良好に透過して光伝送路２に人力することになる。

このようにして、複数の発光系光半導体素子６からの光
を合波することができるようになり、波長分割多重光伝
送が可能になる。

第３図に示された光モジュールは、光伝送路２からの光
を必要に応じて波長分離して単一又は複数の受光系光半
導体素子４により受光し、単一又は複数の発光系光半導
体素子６からの光を必要に応じて合波して上記光伝送路
２に送出するようにした双方向波長分割多重送受信機用
光モジュールにおいて、上記受光系及び発光系光半導体
素子４゜６をエネルギーギャップの大きい順に上記光伝
送路２側から同一光路上に配列したものである。第３図
においては、便宜上光伝送路２の側から二つの発光系光
半導体素子６と二つの受光系光半導体素子４とがこの順
に配列されている。各素子が発光しあるいは受光する光
の波長をλ２１　　λ２２、λ２３　　λ２．とすると
、これらは、λ２Ｉ　〈λ２２　〈λ２３　〈λ２４の
関係を満足する。

このように構成された送受信機用光モジュールにおいて
も、これまでに説明した作用と同様の作用により、波長
λ２８、λ２２の光の合波と波長λ２３、λ２４の光の
波長分離とがなされる。尚、発光系光半導体素子６の数
が１である場合には合波はなされず、又、受光系光半導
体素子４の数が１の場合には波長分離はなされない。

各受光系光半導体素子４又は発光系光半導体素子６を同
一光路上に配列する場合における上記光路は、レンズ等
を用いて平行光ビーム系を形成し、あるいは光ファイバ
を用い、あるいは光導波路を用いて実現することができ
る。

実　　施　　例 以下、本発明の詳細な説明する。

第４図に本発明の実施に使用することができるサブセッ
トの斜視図を示す。このサブセット２４は、セラミック
基板、半導体サブストレート等からなるカード状の基板
１２に受光系又は発光系光半導体素子４．６をこれが基
板１２の表面及び裏面に表出するように埋を込んで構成
されている。

１０は受光系又は発光系光半導体素子４．６の受光面又
発光面である。受光系光半導体素子としては、透過形に
構成されたホトダイオード等を用いることができ、発光
系光半導体素子としては面発光形の半導体レーザを用い
ることができる。受光面又は発光面の周囲に設けられた
リング状の電極１１は、ボンディングワイヤ１８により
基板１２０表面及び裏面に設けられた導体パターン１４
゜１６にそれぞれ接続されており、裏面側の導体パター
ン１６はバイアホール２０により表面側の導体パターン
２２に接続されている。このような配線形態を採用する
ことによって、基板１２の表面側に設けられた導体パタ
ーン１４．２２を介して受光信号の取出し又は発光駆動
電力の供給を行うことができる。受光系又は発光系光半
導体素子４゜６の高速動作性を確保することを目的とし
て配線を短く行おうとする場合には、受光系素子に対す
るフロントエンド増幅器や発光系素子に対する駆動回路
等の電子回路を基板１２上又は基板１２の内部に形成し
てもよい。又、素子の受光面又は発光面を保護するた緬
に、受光面又は発光面を覆うように気密窓を形成しても
よい。発光系光半導体素子が搭載されるサブセットにあ
っては、出力光を効率的に取り出すために、一方の発光
面に出力光の波長の光のみを反射する反射膜を形成して
もよい。この場合、反射膜が形成された側を光伝送路と
反対の側に配置して双方向波長分割多重送受信機用光モ
ジュールを構成することによって、送信と受信を同時に
行うことができるようになる。

反射膜は誘電体多層膜をコーティングする等により形成
することができる。単体の光フィルタを発光系光半導体
素子の一方の面に固着して反射膜としてもよい。

第４図に示されたサブセットを用いて構成される双方向
波長分割多重送受信機用光モジュールの一例を第５図に
より説明する。第５図はこの光モジュールの斜視図であ
る。この・実施例では光伝送路との接続用の光コネクタ
２６に接続された光ファイバ２８をスリーブ状の保持部
材３０の細孔に挿入固定し、この保持部材３０に光ファ
イバ２８に達する三つの切り込み３２を形成して光ファ
イバ２８を三箇所で切断し、サブセントの発光面又は受
光面が光軸上に位置するように三つのサブセット２４ａ
、２４ｂ、２４Ｃをそれぞれ切り込み３２に嵌合して光
モジュールを構成している。各切り込み３２内に嵌合さ
れたサブセラ）　２４　ａ。

２４ｂ、２４ｃは、光ファイバの材質である石英の屈折
率と同等の屈折率を有する接着剤により保持部材３０に
固定されており、各発光又は受光素子の発光又は受光面
にはこの接着剤に対して低反射となるような誘電体膜等
の膜が形成されている。

こうすることにより、素子の発光面又は受光面での不所
望な反射を防止することができる。このような反射を更
に効果的に防止するために、発光面又は受光面が光軸に
垂直な面に対して斜めになるように切り込み３２を形成
してもよい。この場合、発光面又は受光面が光軸に垂直
な面に対してなす角度を６０°以下に設定することによ
って、素子と光ファイバとの間の高い光結合効率を維持
することができる。受光系光半導体素子が搭載されるサ
ブセットにおける受光径は光ファイバ２８のスポットサ
イズよりも大きくしておき、高い光結合効率を得ること
ができるようにする。又、回折による透過損失を低減す
るために、各サブセットの厚み及び切り込み３２の幅は
できるだけ小さくしておく。

光コネクタ２６の側から順に設けられるサブセット２４
ａ、２４ｂ、２４ｃは具体的には次のようなものである
。即ち、サブセラ）２．４ａには発光系光半導体素子４
として波長０．８μｍ帯の面発光半導体レーザが搭載さ
れており、サブセット２４ｂには波長１，３μｍ帯のホ
トダイオードが受光系光半導体素子４として搭載されて
おり、サブセット２４ｃには波長１．５μｍ帯のホトダ
イオードが受光系光半導体素子４として搭載されている
。サブセラ）２４ａに搭載された半導体レーザのファブ
リペロ共振器を構成する反射鏡としては、波長０．８μ
ｍ帯でのみ高い反射膜を有するものを使用する。

第６図に、各サブセットに搭載される素子の光透過率の
波長依存性を示す。縦軸は光透過率、横軸は波長である
。Ａ、Ｂ、Ｃで示される曲線はそれぞれサブセット２４
ａ、２４ｂ、２４ｃに搭載される素子の特性を表してい
る。各素子は、当該素子が発光又は受光する光の波長と
同等又はそれよりも小さい波長の光についてはこれを良
好に吸収し、それよりも大きい波長の光についてはこれ
を良好に透過させるものである。このため、第５図に示
された構成において、図示しない光伝送路から伝送され
てきた波長１．３μｍ帯の光はサブセラ）２４ａの発光
系光半導体素子６を透過してサブセラ）２４ｂの受光系
光半導体素子４で受光されることになる。光伝送路から
の波長１．５μｍ帯の光は、同じようにしてサブセット
２４ａ２４ｂの各素子を透過してサブセラ）２４Ｃの受
光系光半導体素子４により受光される。一方、サブセッ
ト２４ａに搭載された発光系光半導体素子６から放射さ
れた光は、この実施例ではサブセット２４ａのサブセッ
ト２４ｂ側に反射膜が形成されているので、光ファイバ
２８を介して良好に光伝送路に結合される。このように
して双方向波長分割多重光伝送が可能になる。

保持部材３０としては、アルミナセラミクス等からなる
光コネクタ用フェルールを用いることができる。この場
合光コネクタ２６におけるフェルールと保持部材３０と
を共通化して光コネクタ形の光モジュールを構成しても
よい。

この実施例では各サブセットを保持部材３０の切り込み
３２に嵌合させているが、いずれか一つのサブセットを
保持部材３０の光コネクタ２６と反対の側の端面に装着
して、切り込み３２を一つ減らして製造を容易化するよ
うにしてもよい。この場合、保持部材３０の端面に設け
られたサブセットの発光面又は受光面における反射を低
減するたｔに、保持部材３０の端面を予約光軸に垂直な
面に対して斜めに形成しておくとよい。

第７図は第５図に示された光モジュールと同等の機能を
有する光モジュールの斜視図である。この実施例では、
直方体形状の保持部材３０’を用い、その−側面にサブ
セットの位置決め用の側板、３４を設け、側板３４が設
けられた面に対向する面に配線用のブロック３６を設け
ている。各サブセットの導体パターン１４．２２はそれ
ぞれボンディングワイヤ４２によりブロック３６上に形
成された導体パターン３８．４０に接続されている。

この実施例によると、側板３４を設けているので、各サ
ブセットの形状及び保持部材３０′の形状を特定してお
くとともに、各サブセットの装着に際して各サブセット
が側板３４に当接するように製造作業を行うことによっ
て、各サブセットについての光軸調整が不要になる。図
示はしないがブロック３６上にフロントエンド増幅器や
駆動回路等の電子回路を搭載することによって、配線長
さを短くして高速動作性を確保することができる。

第８図は本発明の更に他の実施例を示す光モジュールの
側面図である。この実施例では、導波路基板４２上にリ
ッジ形光導波路等の光導波路４４を形成し、この光導波
路４４を切断するような二つの切り込み４６を導波路基
板４２に形成し、これらの切り込み４６にサブセラ）２
４ａ、２４ｂを装着し、残ったサブセラ）２４Ｃについ
ては導波路基板４２の端面に貼着している。各サブセッ
トの発光面又は受光面は光導波路光軸上に位置するよう
にされている。図示しない光伝送路に接続される光ファ
イバ２８は、リング状のサファイヤ等からなるホルダ４
８を介して光導波路４４に接続されている。このような
構成によっても、これまでに説明した実施例と同様に双
方向波長分割多重光伝送が可能になる。

以上説明した実施例によると、各サブセットの発光面又
は受光面については容易に気密封止を行うことができる
ので、対環境性に優れた光モジュールを容易に提供する
ことができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によると、波長分離又は合波
のためのフィルタ膜等が不要になるので、構成が簡単で
低コストな光モジュールの提供が可能になるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は波長分割多重受信機用光モジュールの基本構成
を示す図、 第２図は波長分割多重送信機用光モジュールの基本構成
を示す図、 第３図は双方向波長分割多重送受信機用光モジュールの
基本構成を示す図、 第４図は本発明の実施に使用するサブセットの斜視図、 第５図は本発明の実施例を示す双方向波長分割多重送受
信機用光モジュールの斜視図、第６図は本発明の実施例
における光半導体素子の光透過率の波長依存性を示す図
、 第７図は本発明の他の実施例を示す双方向波長分割多重
送受信機用光モジュールの斜視図、第８図は本発明の更
に他の実施例を示す双方向波長分割多重送受信機用光モ
ジュールの側面図、第９図は従来技術の説明図である。 后Ｉくλ２２　（ｋ３＜す４ 双１旬テ良に号１°陽１式−裳（忘杼ｌ計丸七ジ、−１
しの苓＋棒ｉ戊を示１圀第３図 ４ ２・・・光伝送路、 ４・・・受光系光半導体素子、 ６・・・発光系光半導体素子、 ２８・・・光ファイバ、 ３０．３０’・・・保持部材、 ４２・・・導波路基板、 ４４・・・光導波路 ２４　　τ〕゛で一、） すブ妃ット／）多＋３見菌 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光伝送路（２）からの光を波長分離して複数の受光
   系光半導体素子（４）により受光するようにした波長分
   割多重受信機用光モジュールにおいて、上記受光系光半
   導体素子（４）をエネルギーギャップの大きい順に上記
   光伝送路（２）側から同一光路上に配列したことを特徴
   とする波長分割多重受信機月光モジュール。 ２、複数の発光系光半導体素子（６）からの光を合波し
   て光伝送路（２）に送出するようにした波長分割多重送
   信機用光モジュールにおいて、 上記発光系光半導体素子（６）をエネルギーギャップの
   大きい順に上記光伝送路（２）側から同一光路上に配列
   したことを特徴とする波長分割多重送信機用光モジュー
   ル。 ３、光伝送路（２）からの光を必要に応じて波長分離し
   て単一又は複数の受光系光半導体素子（４）により受光
   し、単一又は複数の発光系光半導体素子（６）からの光
   を必要に応じて合波して上記光伝送路（２）に送出する
   ようにした双方向波長分割多重送受信機用光モジュール
   において、 上記受光系及び発光系光半導体素子（４、６）をエネル
   ギーギャップの大きい順に上記光伝送路（２）側から同
   一光路上に配列したことを特徴とする双方向波長分割多
   重送受信機用光モジュール。 ４、請求項３に記載の光モジュールにおいて、上記発光
   系光半導体素子（６）の上記光伝送路（２）と反対側の
   面に、当該発光波長の光を選択的に反射する反射膜を形
   成したことを特徴とする双方向波長分割多重送受信機用
   光モジュール。 ５、請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールに
   おいて、 上記光伝送路に接続される光ファイバ（２８）を保持部
   材（３０、３０′）の細孔に挿入固定し、該保持部材（
   ３０、３０′）に上記光ファイバ（２８）に達する切り
   込み（３２）を形成して上記光ファイバ（２８）を切断
   し、 上記光半導体素子（４、６）を上記切り込み（３２）内
   に装着したことを特徴とする光モジュール。 ６、請求項１乃至４のいずれかに記載の光モジュールに
   おいて、 上記光伝送路を導波路基板（４２）上に形成された光導
   波路（４４）に接続し、 上記導波路基板（４２）に上記光導波路（４４）を切断
   するような切り込み（４６）を形成し、 上記光半導体素子（４、６）を上記切り込み（４６）内
   に装着したことを特徴とする光モジュール。