JPH0336508A - 波長多重光送受信モジュール - Google Patents
波長多重光送受信モジュールInfo
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- JPH0336508A JPH0336508A JP17109389A JP17109389A JPH0336508A JP H0336508 A JPH0336508 A JP H0336508A JP 17109389 A JP17109389 A JP 17109389A JP 17109389 A JP17109389 A JP 17109389A JP H0336508 A JPH0336508 A JP H0336508A
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- waveguide
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- light
- light emitting
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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。
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(第16図〜第18図)
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及び作用
(第1図〜第7図)
実 施 例(第8図〜第15図〉
発明の効果
概要
加入者系において波長多重光通信を行うために使用する
波長多重光送受信モジュールに関し、小型化に適し、且
つ、製造作業性が良好な波長多重光送受信モジュールの
提供を目的とし、単一又は複数の送信用の発光素子と単
一又は複数の受信用の受光素子とを単一の導波路基板上
に設け、該導波路基板上に形成された主導波路の一端に
光伝送路側の光ファイバを光結合し、上記主導波路の他
端に上記発光素子及び受光素子のうちのいずれか一つの
素子を光結合し、その所定長さ部分が上記主導波路に近
接するように上記導波路基板上に形成された単一又は複
数の副導波路の一端に、上記主導波路に光結合した素子
以外の素子を光結合して構成する。
波長多重光送受信モジュールに関し、小型化に適し、且
つ、製造作業性が良好な波長多重光送受信モジュールの
提供を目的とし、単一又は複数の送信用の発光素子と単
一又は複数の受信用の受光素子とを単一の導波路基板上
に設け、該導波路基板上に形成された主導波路の一端に
光伝送路側の光ファイバを光結合し、上記主導波路の他
端に上記発光素子及び受光素子のうちのいずれか一つの
素子を光結合し、その所定長さ部分が上記主導波路に近
接するように上記導波路基板上に形成された単一又は複
数の副導波路の一端に、上記主導波路に光結合した素子
以外の素子を光結合して構成する。
産業上の利用分野
本発明は加入者系において波長多重光通信を行うために
使用する波長多重光送受信モジュールに関する。
使用する波長多重光送受信モジュールに関する。
近年、光フアイバ通信は普及期を迎え、幹線系のみなら
ず加入者系にも浸透しつつある。これは加入者系におい
て通常の電話サービスの他、データサービス、映像情報
のサービス(例えばCATV)等、多岐にわたるサービ
スの提供が要求されているのに対して、光フアイバ通信
の特長が広帯域化にあり、特に波長多重方式とした場合
に、−本の光ファイバにより複数の情報を双方向に伝送
することができ、上記要求にマツチするからである。波
長多重光送受信モジュールは、加入者系において波長多
重光通信を行う上でのキーデバイスであり、その実用化
に向けて小型化及び製造作業性の向上環が要望されてい
る。
ず加入者系にも浸透しつつある。これは加入者系におい
て通常の電話サービスの他、データサービス、映像情報
のサービス(例えばCATV)等、多岐にわたるサービ
スの提供が要求されているのに対して、光フアイバ通信
の特長が広帯域化にあり、特に波長多重方式とした場合
に、−本の光ファイバにより複数の情報を双方向に伝送
することができ、上記要求にマツチするからである。波
長多重光送受信モジュールは、加入者系において波長多
重光通信を行う上でのキーデバイスであり、その実用化
に向けて小型化及び製造作業性の向上環が要望されてい
る。
従来の技術
第16図に電話及びデータサービスの提供例を示す。セ
ントチルオフィス101から中央ターミナル102に送
られた光信号は、リモートターミナル103に分岐され
、リモートターミナル103から各家11a104に双
方向伝°送される。リモートターミナル103と各家庭
104との間が加入者系に相当しており、この部分の光
フアイバ伝送化が今後急速に進むと予想されている。
ントチルオフィス101から中央ターミナル102に送
られた光信号は、リモートターミナル103に分岐され
、リモートターミナル103から各家11a104に双
方向伝°送される。リモートターミナル103と各家庭
104との間が加入者系に相当しており、この部分の光
フアイバ伝送化が今後急速に進むと予想されている。
第17図は加入者系における波長多重光通信の一例を示
す図である。加入者系においては、今後電話サービスだ
けでなくCATV等のサービスが付加できることが望ま
れている。このような要求に対して、同図に示す三液多
重方式は最も有力な方式である。同図において、111
はリモートターミナルの波長多重光送受信モジュール、
112は各家庭の波長多重光送受信モジュールであり、
これらのモジュールは、−本の光ファイバ113により
相互接続されている。リモートターミナルの波長多重光
送受信モジュール111において、114は電話送信用
の0.78μmLD (半導体レーザ)、115は電話
受信用の1.55μmPD(フォトダイオード)、11
6はCATV送信用の1.31μmピグテイル、117
は光合波器である。一方、各家庭の波長多重光送受信モ
ジュール112において、118は電話受信用の0.7
8 μmPD、 119は電話送信用の1.55μmL
D、120はCATV受信用の1.31μmピグテイル
、121は光合波器である。電話送受信用のLD及びF
Dはモジュール内に組み込まれてパンケージ化されてお
り、他方、CATVサービスについては、他の装置に接
続可能な光ファイバのピグテイル状にされており、必要
に応じて外部からCATVサービスを付加することが可
能な構造にしである。この構成によれば、−本の光ファ
イバにより電話、データサービスとCATVサービスを
同時に提供することができ、加入者系の付加価値が高ま
る。
す図である。加入者系においては、今後電話サービスだ
けでなくCATV等のサービスが付加できることが望ま
れている。このような要求に対して、同図に示す三液多
重方式は最も有力な方式である。同図において、111
はリモートターミナルの波長多重光送受信モジュール、
112は各家庭の波長多重光送受信モジュールであり、
これらのモジュールは、−本の光ファイバ113により
相互接続されている。リモートターミナルの波長多重光
送受信モジュール111において、114は電話送信用
の0.78μmLD (半導体レーザ)、115は電話
受信用の1.55μmPD(フォトダイオード)、11
6はCATV送信用の1.31μmピグテイル、117
は光合波器である。一方、各家庭の波長多重光送受信モ
ジュール112において、118は電話受信用の0.7
8 μmPD、 119は電話送信用の1.55μmL
D、120はCATV受信用の1.31μmピグテイル
、121は光合波器である。電話送受信用のLD及びF
Dはモジュール内に組み込まれてパンケージ化されてお
り、他方、CATVサービスについては、他の装置に接
続可能な光ファイバのピグテイル状にされており、必要
に応じて外部からCATVサービスを付加することが可
能な構造にしである。この構成によれば、−本の光ファ
イバにより電話、データサービスとCATVサービスを
同時に提供することができ、加入者系の付加価値が高ま
る。
第18図に波長多重光送受信モジュールの従来例を示す
。このモジュールは機能的には第17図に示すリモート
ターミナルの波長多重光送受信モジュール111に対応
している。第18図において、122は光伝送路側の光
フアイバ113のファイバコリメータ、123はCAT
V送信用送信用1好1 124は電話送信用0.78μmLDを内蔵するLDコ
リメータ、125は電話受信用1,55μmFDを内蔵
するPDコリメータ、126は光合波用の各種フィルタ
膜が形成されたガラスブロック、127は各コリメータ
及びガラスブロックが例えば半田付は固定される金属製
の基板、128はプリアンプ等の各種電子回路部品が搭
載される絶縁性基板、129は光学部品側の基板127
及び電子部品側の基板128が収容されるパッケージ、
130は外部回路との接続リードである。ビグディル1
16からの光はガラスブロック126を介してファイバ
コリメータ122に入射され、LDコリメータ124か
らの光はガラスブロック126を介してファイバコリメ
ータ122に入射され、一方、光伝送路側の光フアイバ
113からの光はガラスブロック126を介してFDコ
リメータ125に入射される。なお、上述したリモート
ターミナル側のモジュールにおいては、実際上合波のみ
の機能がなされるが、各家庭のモジュールにおいては、
要求される機能に応じてコリメータ配置を設定すること
により、合波及び分波の機能がなされる。
。このモジュールは機能的には第17図に示すリモート
ターミナルの波長多重光送受信モジュール111に対応
している。第18図において、122は光伝送路側の光
フアイバ113のファイバコリメータ、123はCAT
V送信用送信用1好1 124は電話送信用0.78μmLDを内蔵するLDコ
リメータ、125は電話受信用1,55μmFDを内蔵
するPDコリメータ、126は光合波用の各種フィルタ
膜が形成されたガラスブロック、127は各コリメータ
及びガラスブロックが例えば半田付は固定される金属製
の基板、128はプリアンプ等の各種電子回路部品が搭
載される絶縁性基板、129は光学部品側の基板127
及び電子部品側の基板128が収容されるパッケージ、
130は外部回路との接続リードである。ビグディル1
16からの光はガラスブロック126を介してファイバ
コリメータ122に入射され、LDコリメータ124か
らの光はガラスブロック126を介してファイバコリメ
ータ122に入射され、一方、光伝送路側の光フアイバ
113からの光はガラスブロック126を介してFDコ
リメータ125に入射される。なお、上述したリモート
ターミナル側のモジュールにおいては、実際上合波のみ
の機能がなされるが、各家庭のモジュールにおいては、
要求される機能に応じてコリメータ配置を設定すること
により、合波及び分波の機能がなされる。
発明が解決しようとする課題
従来のモジュール構造であると、光ビーム変換のための
光学系が必要なため、小型化に限界があるとともに、製
造作業性が良くないという問題があった。すなわち、光
合波機能を達成するために、LD等の発光素子若しくは
光ファイバの出射光を平行光ビームとしまたは平行光ビ
ームをPD等の受光素子に集光するためのコリメータ構
造が必要であり、しかも、フィルタをバルク型光部品と
して構成する必要があるので、小型化等が困難であった
。
光学系が必要なため、小型化に限界があるとともに、製
造作業性が良くないという問題があった。すなわち、光
合波機能を達成するために、LD等の発光素子若しくは
光ファイバの出射光を平行光ビームとしまたは平行光ビ
ームをPD等の受光素子に集光するためのコリメータ構
造が必要であり、しかも、フィルタをバルク型光部品と
して構成する必要があるので、小型化等が困難であった
。
本発明はこのような技術的課題に鑑みて創作されたもの
で、小型化に適し、且つ、製造作業性が良好な波長多重
光送受信モジュールの提供を目的としている。
で、小型化に適し、且つ、製造作業性が良好な波長多重
光送受信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
第1図は本発明の基本構成を示す図、第2図は本発明の
基本構成の作用を説明するための比較図である。
基本構成の作用を説明するための比較図である。
本発明の基本構成における波長多重光送受信モジュール
は、単一又は複数の送信用の発光素子lと単一又は複数
の受信用の受光素子2とを単一の導波路基板3上に設け
、該導波路基板3上に形成された主導波路4の一端に光
伝送路側の光フアイバ5を光結合し、上記主導波路4の
他端に上記発光素子1及び受光素子2のうちのいずれか
一つの素子を光結合し、その所定長さ部分が上記主導波
路4に近接するように上記導波路基板3上に形成された
単一又は複数の副導波路6の一端に、上記主導波路4に
光結合した素子以外の素子を光結合して構成されている
。
は、単一又は複数の送信用の発光素子lと単一又は複数
の受信用の受光素子2とを単一の導波路基板3上に設け
、該導波路基板3上に形成された主導波路4の一端に光
伝送路側の光フアイバ5を光結合し、上記主導波路4の
他端に上記発光素子1及び受光素子2のうちのいずれか
一つの素子を光結合し、その所定長さ部分が上記主導波
路4に近接するように上記導波路基板3上に形成された
単一又は複数の副導波路6の一端に、上記主導波路4に
光結合した素子以外の素子を光結合して構成されている
。
この構成によれば、副導波路6の所定長さ部分を主導波
路4に近接させることによって、波長多重光の合波又は
分波を行うようにしているので、従来構成のように光ビ
ーム変換を行うためのバルク型光部品が不要となり、モ
ジュールの小型化が可能になるとともに製造作業性が良
好になる。
路4に近接させることによって、波長多重光の合波又は
分波を行うようにしているので、従来構成のように光ビ
ーム変換を行うためのバルク型光部品が不要となり、モ
ジュールの小型化が可能になるとともに製造作業性が良
好になる。
単に導波路構造を用いて合波等の機能を達成しようとす
る場合、第2図に示すような構成が提案され得る。すな
わち、本発明の基本構成のように全ての副導波路6の所
定長さ部分を主導波路4と近接させるのではなく、副導
波路6′の所定長さ部分を主導波路4から順次主導波路
4又は副導波路6′と近接させたものである。この構成
と比較すると、本発明の構成は、モジュールの幅を狭く
する上で有効であり、この効果は波長多重数が増えれば
増えるほど著しくなる。このように、本発明によれば、
単に導波路構造を採用した場合よりもさらにモジュール
を小型化することができる。
る場合、第2図に示すような構成が提案され得る。すな
わち、本発明の基本構成のように全ての副導波路6の所
定長さ部分を主導波路4と近接させるのではなく、副導
波路6′の所定長さ部分を主導波路4から順次主導波路
4又は副導波路6′と近接させたものである。この構成
と比較すると、本発明の構成は、モジュールの幅を狭く
する上で有効であり、この効果は波長多重数が増えれば
増えるほど著しくなる。このように、本発明によれば、
単に導波路構造を採用した場合よりもさらにモジュール
を小型化することができる。
第3図は導波路パラメータの設定を説明するための図、
第4図は主導波路と副導波路の近接部における結合損失
と波長の関係の一例を示す図であり、これらの図に基づ
いて導波路パラメータの設定を説明する。
第4図は主導波路と副導波路の近接部における結合損失
と波長の関係の一例を示す図であり、これらの図に基づ
いて導波路パラメータの設定を説明する。
第3図(a)は主導波路4と副導波路6の近接部分を模
式的に示した図であり、同図(b)は(b) −(b)
線に沿った断面を模式的に示した図である。いま、主導
波路4及び副導波路6の幅をa1高さをb、導波路間距
離をC1結合長をL1主導波路4及び副導波路6の屈折
率をnl、クラッドに相当する周囲の媒質の屈折率をn
S、伝搬光の波長をλとすると、主導波路4及び副導波
路6のうちの一方から他方に最低損失で光結合がなされ
る完全結合長りは、E、モードに対して、 π a 1 k冨π π 〕 を満たす解として与えられる。
式的に示した図であり、同図(b)は(b) −(b)
線に沿った断面を模式的に示した図である。いま、主導
波路4及び副導波路6の幅をa1高さをb、導波路間距
離をC1結合長をL1主導波路4及び副導波路6の屈折
率をnl、クラッドに相当する周囲の媒質の屈折率をn
S、伝搬光の波長をλとすると、主導波路4及び副導波
路6のうちの一方から他方に最低損失で光結合がなされ
る完全結合長りは、E、モードに対して、 π a 1 k冨π π 〕 を満たす解として与えられる。
ここで、
8
(k。
−に1
ky2
)
である。
また、
k。
k。
は、
8
a=pπ−2jan−’k。
ξ。
・・・■
ξ5
・・・■
ηS
・・・■
を満たす解である。
基本モードのみを考える場合は、
p= 1゜
q =
1で良い。
Eつモードに対しても■、■式が下式に変更になるのみ
で完全結合長りが決定される。
で完全結合長りが決定される。
k、 b=qπ−2tan−’に、 77s +
++■このように、各パラメータa* b* cr
n、+n、を適当に設定することによって所定波長
の光に対する完全結合長を求めることができる。
++■このように、各パラメータa* b* cr
n、+n、を適当に設定することによって所定波長
の光に対する完全結合長を求めることができる。
第4図は、−例として波長1.31μmの光が主導波路
4と副導波路6との間で結合しているときの、結合損失
と波長との関係を示すグラフである。実線はTE偏光(
電場ベクトルの振動面が導波路基板と平行な偏光〉、破
線はTM偏光(電場ベクトルの振動面が導波路基板に対
して垂直な偏光〉に対応している。このような特性の導
波路近接部は、最大波長が1.31μmとなるように波
長多重された波長多重光から波長1.31μmの光を分
波する用途には適しているが、最大波長が1゜31μm
となるようにされていない波長多重光から波長1.31
μmの光を分波する用途には適していない。何故ならば
、グラフから明らかなように、波長が1.31μmを超
える領域において、結合損失が0となる波長が無数に存
在し、例えば、波長1.31μmの光と波長1.55μ
mの光とが波長多重されている場合に、波長が1゜31
μmの光のみを分離することが必ずしもできないからで
ある。また、このような波長多重光から波長が1.31
μmの光のみを分波するのではなく、波長が1.31μ
mの光及び波長が1. 55μmの光を分波しようとす
る場合には、波長l。
4と副導波路6との間で結合しているときの、結合損失
と波長との関係を示すグラフである。実線はTE偏光(
電場ベクトルの振動面が導波路基板と平行な偏光〉、破
線はTM偏光(電場ベクトルの振動面が導波路基板に対
して垂直な偏光〉に対応している。このような特性の導
波路近接部は、最大波長が1.31μmとなるように波
長多重された波長多重光から波長1.31μmの光を分
波する用途には適しているが、最大波長が1゜31μm
となるようにされていない波長多重光から波長1.31
μmの光を分波する用途には適していない。何故ならば
、グラフから明らかなように、波長が1.31μmを超
える領域において、結合損失が0となる波長が無数に存
在し、例えば、波長1.31μmの光と波長1.55μ
mの光とが波長多重されている場合に、波長が1゜31
μmの光のみを分離することが必ずしもできないからで
ある。また、このような波長多重光から波長が1.31
μmの光のみを分波するのではなく、波長が1.31μ
mの光及び波長が1. 55μmの光を分波しようとす
る場合には、波長l。
31μmの光については偏波依存性がほとんどないが、
波長1.55μmの光については偏波依存性が比較的顕
著であるから、偏波状態によって導波路近接部の結合状
態が変化することになる。
波長1.55μmの光については偏波依存性が比較的顕
著であるから、偏波状態によって導波路近接部の結合状
態が変化することになる。
このような点に鑑みると、分波すべき光の波長をそれぞ
れλ1.λ2.・・・、λ。〈λ。く・・・〈λ。
れλ1.λ2.・・・、λ。〈λ。く・・・〈λ。
くλ、〉とするときに、光伝送路側の光フアイバ5の側
から波長が順に小さくなるようにしておくことによって
、良好な分波機能が遠戚される。
から波長が順に小さくなるようにしておくことによって
、良好な分波機能が遠戚される。
従って、第1図に基本構成を示す波長多重光送受信モジ
ュールにおいて、副導波路6に光結合した素子が送信又
は受信する所定波長の光が主導波路4と副導波路6の近
接部分にて完全結合するように導波路パラメータを設定
し、且つ、上記近接部分にて完全結合する光の波長が主
導波路4における光伝送路側の光フアイバ5の側から順
に小さくなるようにすることによって、波長多重光のう
ち所望波長の光を容易に分波することができ、且つ、そ
のときの偏波依存性も小さくなる。
ュールにおいて、副導波路6に光結合した素子が送信又
は受信する所定波長の光が主導波路4と副導波路6の近
接部分にて完全結合するように導波路パラメータを設定
し、且つ、上記近接部分にて完全結合する光の波長が主
導波路4における光伝送路側の光フアイバ5の側から順
に小さくなるようにすることによって、波長多重光のう
ち所望波長の光を容易に分波することができ、且つ、そ
のときの偏波依存性も小さくなる。
なお、最大波長が1.31μmではない波長多重光から
波長1.31μmの光だけを分波するように導波路パラ
メータを設定することもできるが、こうした場合には、
第5図に示した構成による場合と比較して、高精度にコ
ントロールされた導波路パラメータで導波路を実現する
必要があり、この点からも第5図の構成の有用性が明ら
かである。
波長1.31μmの光だけを分波するように導波路パラ
メータを設定することもできるが、こうした場合には、
第5図に示した構成による場合と比較して、高精度にコ
ントロールされた導波路パラメータで導波路を実現する
必要があり、この点からも第5図の構成の有用性が明ら
かである。
ところで、加入者系において使用される波長多重光送受
信モジュールにあっては、CATV等の信号を直接受信
するのではなく、当該信号光を分離して他のモジュール
に送り出す必要が生じる場合がある。このような場合に
有用なモジュール構成として、第6図に示す波長多重光
送受信モジュールが提供される。このモジュールは、第
1図に基本構成が示されるモジュールにおいて、その所
定長さ部分が主導波路4に近接するようにオプション導
波路7を導波路基板3上に形成し、オプション導波路7
の一端に、別の光送信又は受信モジュールに接続すべき
光フアイバ8を光結合したものである。なお、第6図に
おいては、オプション導波路7に分波される光の波長が
λ。(λ、くλ0〉であるとし、主導波路4とオプショ
ン導波路7の近接部分が最も光伝送路側にあるとして図
示されている。この構成によれば、第18図に示した従
来例のように、光ファイバからの光を平行ビーム化して
さらに光ファイバに集光するような構成が不要になるか
ら、小型化が可能になり、且つ、製造作業性が向上する
。
信モジュールにあっては、CATV等の信号を直接受信
するのではなく、当該信号光を分離して他のモジュール
に送り出す必要が生じる場合がある。このような場合に
有用なモジュール構成として、第6図に示す波長多重光
送受信モジュールが提供される。このモジュールは、第
1図に基本構成が示されるモジュールにおいて、その所
定長さ部分が主導波路4に近接するようにオプション導
波路7を導波路基板3上に形成し、オプション導波路7
の一端に、別の光送信又は受信モジュールに接続すべき
光フアイバ8を光結合したものである。なお、第6図に
おいては、オプション導波路7に分波される光の波長が
λ。(λ、くλ0〉であるとし、主導波路4とオプショ
ン導波路7の近接部分が最も光伝送路側にあるとして図
示されている。この構成によれば、第18図に示した従
来例のように、光ファイバからの光を平行ビーム化して
さらに光ファイバに集光するような構成が不要になるか
ら、小型化が可能になり、且つ、製造作業性が向上する
。
一方、波長多重されたある波長(単一波長〉の光を用い
て方向多重を行う必要が生じる場合がある。このような
場合に有用なものとして、第7図に示すモジュールが提
供される。このモジュールは、第1図に基本構成が示さ
れるモジュールにおいて、主導波路4又は副導波路6の
光伝送路側の光フアイバ5と反対の側にY分岐部9を形
成し、各分岐端に発光素子1及び受光素子2を光結合し
たものである。図ではY分岐部9が副導波路6に形成さ
れているとして図示されている。
て方向多重を行う必要が生じる場合がある。このような
場合に有用なものとして、第7図に示すモジュールが提
供される。このモジュールは、第1図に基本構成が示さ
れるモジュールにおいて、主導波路4又は副導波路6の
光伝送路側の光フアイバ5と反対の側にY分岐部9を形
成し、各分岐端に発光素子1及び受光素子2を光結合し
たものである。図ではY分岐部9が副導波路6に形成さ
れているとして図示されている。
この構成によれば、Y分岐部9が形成された副導波路6
と主導波路4との近接部分において合波がなされるから
、各分岐端に光結合された発光素子i及び受光素子2を
用いて方向多重伝送を行うことができる。
と主導波路4との近接部分において合波がなされるから
、各分岐端に光結合された発光素子i及び受光素子2を
用いて方向多重伝送を行うことができる。
実 施 例
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第8図は本発明の実施例における波長多重光送受信モジ
ュールの構成図である。lは例えば波長0.78μm用
のLD等の発光素子、2は例えば波長1.55μm用の
PD等の受光素子であり、それぞれ例えばSiからなる
導波路基板3上に後述する絶縁層としてのSi01層を
介して実装されている。4は導波路基板3上に形成され
た主導波路であり、その一端には発光素子1が、他端に
は光伝送路側の光フアイバ5がそれぞれ光結合されてい
る。6はその所定長さ部分が主導波路4に近接するよう
に導波路基板3上に形成された副導波路であり、その一
端は受光素子2と光結合されている。7はその所定長さ
部分が主導波路4に近接するように導波路基板3上に形
成されたオプション導波路であり、その一端は例えばC
ATV用のピグテイルとしての光フアイバ8に光結合さ
れている。10は発光素子1の駆動回路チップ、11は
受光素子2の増幅回路チップであり、それぞれ発光素子
1及び受光素子2と同様導波路基板3上に実装されてい
る。13は導波路基板3が収容されるケース、14は外
部回路との接続リードである。なお、発光素子1と駆動
回路チップ10との接続、受光素子2と増幅回路チップ
11との接続並びに駆動回路チップ10及び増幅回路チ
ップ11と接続リード14との接続は、例えば導波路基
板3上に形成された導体パターン12によりなされてい
る。このように発光素子1の駆動回路部と受光素子2の
増輻回路部とを導波路基板3上に実装しているので、例
えばボンディングワイヤ接続長を著しく短くすることが
でき、ノイズ等の影響を最小限に抑えることができる。
ュールの構成図である。lは例えば波長0.78μm用
のLD等の発光素子、2は例えば波長1.55μm用の
PD等の受光素子であり、それぞれ例えばSiからなる
導波路基板3上に後述する絶縁層としてのSi01層を
介して実装されている。4は導波路基板3上に形成され
た主導波路であり、その一端には発光素子1が、他端に
は光伝送路側の光フアイバ5がそれぞれ光結合されてい
る。6はその所定長さ部分が主導波路4に近接するよう
に導波路基板3上に形成された副導波路であり、その一
端は受光素子2と光結合されている。7はその所定長さ
部分が主導波路4に近接するように導波路基板3上に形
成されたオプション導波路であり、その一端は例えばC
ATV用のピグテイルとしての光フアイバ8に光結合さ
れている。10は発光素子1の駆動回路チップ、11は
受光素子2の増幅回路チップであり、それぞれ発光素子
1及び受光素子2と同様導波路基板3上に実装されてい
る。13は導波路基板3が収容されるケース、14は外
部回路との接続リードである。なお、発光素子1と駆動
回路チップ10との接続、受光素子2と増幅回路チップ
11との接続並びに駆動回路チップ10及び増幅回路チ
ップ11と接続リード14との接続は、例えば導波路基
板3上に形成された導体パターン12によりなされてい
る。このように発光素子1の駆動回路部と受光素子2の
増輻回路部とを導波路基板3上に実装しているので、例
えばボンディングワイヤ接続長を著しく短くすることが
でき、ノイズ等の影響を最小限に抑えることができる。
第9図は本発明の実施例における導波路パラメータ及び
導波路近接部の機能を説明するための図である。また、
第10図は本発明の実施例における導波路近接部の結合
損失と波長との関係を示すグラフである。
導波路近接部の機能を説明するための図である。また、
第10図は本発明の実施例における導波路近接部の結合
損失と波長との関係を示すグラフである。
この実施例では、主導波路4と副導波路6が近接する部
分の長さLl をL+ =10.232+n+n。
分の長さLl をL+ =10.232+n+n。
この近接部における導波路間隔C1をC+=10μm1
主導波路4とオプション導波路7の近接部の長さL2
をLa =0. 674mm、この近接部における導波
路間隔c2を02=4μm、各導波路の幅a及び高さb
をa=b=2.3μm1各導波路の屈折率n、をn、=
1.5、各導波路の周囲の媒質の屈折率n、をn5=1
.485に設定している。
主導波路4とオプション導波路7の近接部の長さL2
をLa =0. 674mm、この近接部における導波
路間隔c2を02=4μm、各導波路の幅a及び高さb
をa=b=2.3μm1各導波路の屈折率n、をn、=
1.5、各導波路の周囲の媒質の屈折率n、をn5=1
.485に設定している。
第1O図は上述したようにパラメータを設定したときの
導波路近接部の結合損失と波長との関係を示すグラフで
ある。Aは主導波路4と副導波路6との間で一方から他
方へ光結合するときの結合損失の波長依存性、Bは主導
波路4とオプション導波路7との間で一方から他方へ光
結合するときの結合損失の波長依存性を示している。実
線はTE偏光に対応しており、破線はTM偏先に対応し
ている。主導波路4と副導波路6との近接部分では波長
1.55μmの光を合波又は分波することができ、主導
波路4とオプション導波路7との近接部分では波長1.
31μmの光を合波又は分波することができる。
導波路近接部の結合損失と波長との関係を示すグラフで
ある。Aは主導波路4と副導波路6との間で一方から他
方へ光結合するときの結合損失の波長依存性、Bは主導
波路4とオプション導波路7との間で一方から他方へ光
結合するときの結合損失の波長依存性を示している。実
線はTE偏光に対応しており、破線はTM偏先に対応し
ている。主導波路4と副導波路6との近接部分では波長
1.55μmの光を合波又は分波することができ、主導
波路4とオプション導波路7との近接部分では波長1.
31μmの光を合波又は分波することができる。
したがって、例えば、主導波路4に光伝送路側から波長
0.78.um、1.31ttm、1.55μmの波長
多重信号光を導波させたとき、波長1□55μmの光の
みを副導波路6から取り出すことができ、波長1.31
μmの光のみをオプション導波路7から取り出すことが
でき、波長0.78μmの光のみを主導波路4の他端側
から取り出すことができる。この実施例では、波長1.
55μmの光についての結合長が約10 mと比較的長
いが、パラメータa、b、ns等を変えることによって
、上記結合長を短くすることができる。
0.78.um、1.31ttm、1.55μmの波長
多重信号光を導波させたとき、波長1□55μmの光の
みを副導波路6から取り出すことができ、波長1.31
μmの光のみをオプション導波路7から取り出すことが
でき、波長0.78μmの光のみを主導波路4の他端側
から取り出すことができる。この実施例では、波長1.
55μmの光についての結合長が約10 mと比較的長
いが、パラメータa、b、ns等を変えることによって
、上記結合長を短くすることができる。
上記機能は単一方向の分波器としての機能であるが、実
際にこのモジュールを使用する場合には、波長1.55
μmの光のみが第9図中太から右方向に伝搬し、波長・
0.78μmの光及び波長1゜31μmの光は同図中容
から左方向に伝搬する。
際にこのモジュールを使用する場合には、波長1.55
μmの光のみが第9図中太から右方向に伝搬し、波長・
0.78μmの光及び波長1゜31μmの光は同図中容
から左方向に伝搬する。
第11図は本発明の実施例における導波路の製造工程を
示す図である。先ず、同図(a)に示すように、Siか
らなる導波路基板3を表面酸化させて5ins層3aを
形成する。次に、同図(ロ)に示すように、5in2層
3a上に導波路層3bとしてTie、をドープした5i
Oa層をCVD法、スパッタリング法等により形成する
。そして、同図(C)に示すように、導波路層3bの不
要部分をエツチングにより除去して例えば主導波路4及
び副導波路6を形成する。最後に、同図(中に示すよう
に、主導波路4及び副導波路6の周囲にクラッド層21
としてCVD法、スパッタリング法等により3102層
を形成する。尚、この実施例では、Tie2をドープじ
たSi02層(導波路層3b)の屈折率は1.485、
Tie、をトープしていないSi02層の屈折率は1.
50である。この製造方法によれば、導波路基板の最上
層を絶縁物である5i02層とすることが出来るので、
前述したように導体パターンを用いて電子回路部を一体
に形成するのが容易である。電子回路部はクラッド層2
1上に形成してもよいし、電子回路部を形威すべき部分
にマスキング等を施しておくことによって、表面酸化に
よる5i02層3aを表出させてこの面上に形成しても
よい。
示す図である。先ず、同図(a)に示すように、Siか
らなる導波路基板3を表面酸化させて5ins層3aを
形成する。次に、同図(ロ)に示すように、5in2層
3a上に導波路層3bとしてTie、をドープした5i
Oa層をCVD法、スパッタリング法等により形成する
。そして、同図(C)に示すように、導波路層3bの不
要部分をエツチングにより除去して例えば主導波路4及
び副導波路6を形成する。最後に、同図(中に示すよう
に、主導波路4及び副導波路6の周囲にクラッド層21
としてCVD法、スパッタリング法等により3102層
を形成する。尚、この実施例では、Tie2をドープじ
たSi02層(導波路層3b)の屈折率は1.485、
Tie、をトープしていないSi02層の屈折率は1.
50である。この製造方法によれば、導波路基板の最上
層を絶縁物である5i02層とすることが出来るので、
前述したように導体パターンを用いて電子回路部を一体
に形成するのが容易である。電子回路部はクラッド層2
1上に形成してもよいし、電子回路部を形威すべき部分
にマスキング等を施しておくことによって、表面酸化に
よる5i02層3aを表出させてこの面上に形成しても
よい。
第12図は本発明の実施例における導波路と受光素子の
光結合部の一例を示す図である。この実施例では、副導
波路6の光結合部における端面が導波路伝搬光軸に対し
て斜めになるように、導波路基板上方から例えばグイシ
ングソーを用いて傾斜角45°となるように斜めに溝2
2を形威し、溝22の壁面で全反射を生じさせ、その全
反射光をクラッド層21上に設けられた受光素子2によ
り受光するようにしている。この構成によれば、受光素
子2を取り付ける部分を別途設ける必要がないので、モ
ジュールを小型化することが出来る。
光結合部の一例を示す図である。この実施例では、副導
波路6の光結合部における端面が導波路伝搬光軸に対し
て斜めになるように、導波路基板上方から例えばグイシ
ングソーを用いて傾斜角45°となるように斜めに溝2
2を形威し、溝22の壁面で全反射を生じさせ、その全
反射光をクラッド層21上に設けられた受光素子2によ
り受光するようにしている。この構成によれば、受光素
子2を取り付ける部分を別途設ける必要がないので、モ
ジュールを小型化することが出来る。
また、この斜め端面の形成方法によれば、駆動中のグイ
シングソーの刃を平行移動させるだけで溝22を形成す
ることができるので、研磨等による場合と比較して、製
造作業性が良好である。
シングソーの刃を平行移動させるだけで溝22を形成す
ることができるので、研磨等による場合と比較して、製
造作業性が良好である。
第13図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の一例を示す図である。この例では、第12図
に示すのと同様に斜めに溝23を形成し、クラッド層2
1上に取り付けられた発光素子lから鉛直方向に出射し
た光が、溝23の壁面つまり主導波路4の端面にて全反
射して主導波路4に導入されるようにしている。24は
発光素子1に接触しているヒートシンクである。クラッ
ド1!21の厚みを十分薄くしておくことにより、発光
素子1の出射光ビームは大きくは拡がらないから、高い
光結合効率で光結合をなすことが出来る。
光結合部の一例を示す図である。この例では、第12図
に示すのと同様に斜めに溝23を形成し、クラッド層2
1上に取り付けられた発光素子lから鉛直方向に出射し
た光が、溝23の壁面つまり主導波路4の端面にて全反
射して主導波路4に導入されるようにしている。24は
発光素子1に接触しているヒートシンクである。クラッ
ド1!21の厚みを十分薄くしておくことにより、発光
素子1の出射光ビームは大きくは拡がらないから、高い
光結合効率で光結合をなすことが出来る。
第12図又は第13図の構成によれば、受光素子2又は
発光素子lをクラッド層21上で容易に位置調整するこ
とが出来るので、最大光結合効率を与える位置への受光
素子2又は発光素子1の位置の確定が容易である。
発光素子lをクラッド層21上で容易に位置調整するこ
とが出来るので、最大光結合効率を与える位置への受光
素子2又は発光素子1の位置の確定が容易である。
第14図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結′合部の低損失化の一例を示す図である。主導波路
4の入射端面に対向させてLD26を配置するに際して
、LD26の発光部が主導波路4の端面のほぼ中央部に
対向するように、LD26の形状及びLD26における
発光部の位置に応じた厚みのスペーサ25をLD26と
導波路基板3間に介在させて、高さ調整部としたもので
ある。この構成によれば、LD26の形状等のばらつき
によらず常に高い一定の光結合効率を得ることが出来る
。スペーサ25にヒートシンクとしての役割をも持たせ
るために、その材質として3 tlCu等を用いること
が出来る。
光結′合部の低損失化の一例を示す図である。主導波路
4の入射端面に対向させてLD26を配置するに際して
、LD26の発光部が主導波路4の端面のほぼ中央部に
対向するように、LD26の形状及びLD26における
発光部の位置に応じた厚みのスペーサ25をLD26と
導波路基板3間に介在させて、高さ調整部としたもので
ある。この構成によれば、LD26の形状等のばらつき
によらず常に高い一定の光結合効率を得ることが出来る
。スペーサ25にヒートシンクとしての役割をも持たせ
るために、その材質として3 tlCu等を用いること
が出来る。
第15図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の低損失化の他の例を示す図である。この例で
は、LD26を所定高さの位置に配置するために、LD
26の取り付けに先立って、高さ調整部としてのSin
、層3aを所定量エツチングするようにしている。Si
n、層3aの厚みの減少量Δhはエツチング時間により
調整することが出来る。この方法によっても、LD26
と主導波路4との間の光結合効率をLD26の形状等に
よらず常に最大に設定することが出来る。
光結合部の低損失化の他の例を示す図である。この例で
は、LD26を所定高さの位置に配置するために、LD
26の取り付けに先立って、高さ調整部としてのSin
、層3aを所定量エツチングするようにしている。Si
n、層3aの厚みの減少量Δhはエツチング時間により
調整することが出来る。この方法によっても、LD26
と主導波路4との間の光結合効率をLD26の形状等に
よらず常に最大に設定することが出来る。
第14図及び第15図に示した実施例は、発光素子とし
て固定位置に高い位置精度が要求されるLD(半導体レ
ーザ〉を用いているときに特に有効である。
て固定位置に高い位置精度が要求されるLD(半導体レ
ーザ〉を用いているときに特に有効である。
発明の詳細
な説明したように、本発明によれば、小型化に適し、且
つ、製造作業性が良好な波長多重光送受信モジュールを
提供することが出来るようになるという効果を奏する。
つ、製造作業性が良好な波長多重光送受信モジュールを
提供することが出来るようになるという効果を奏する。
第1図は本発明の波長多重光送受信モジュールの基本構
成を示す図、 第2図は本発明の詳細な説明するための比較図、第3図
は導波路パラメータの設定を説明するための図、 第4図は導波路近接部における結合損失と波長との関係
の一例を示す図、 第5図は導波路近接部にて完全結合する光の波長の望ま
しい配列例を示す図、 第6図はオプション導波路の説明図、 第7図はY分岐部の説明図、 第8図は本発明の実施例における波長多重光送受信モジ
ュールの構成図、 第9図は本発明の実施例における導波路近接部の機能等
を説明するための図、 第10図は本発明の実施例における導波路近接部の結合
損失と波長との関係を示すグラフ、第11図は本発明の
実施例における導波路の製造工程を示す図、 第12図は本発明の実施例における導波路と受光素子の
光結合部の一例を示す図、 第13図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の一例を示す図、 第14図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の低損失化の一例を示す図、第15図は本発明
の実施例における導波路と発光素子の光結合部の低損失
化の他の例を示す図、第16図は電話及びデータサービ
スの提供例を示す図、 第17図は加入者系における波長多重光通信の一例を示
す図、 第18図は波長多重光送受信モジュールの従来例を示す
図である。 l・・・発光素子、 2・・・受光素子、 3・・・導波路基板、 4・・・主導波路、 5.8・・・光ファイバ、 6・・・副導波路、 7・・・オプション導波路、 9・・・Y分岐部。
成を示す図、 第2図は本発明の詳細な説明するための比較図、第3図
は導波路パラメータの設定を説明するための図、 第4図は導波路近接部における結合損失と波長との関係
の一例を示す図、 第5図は導波路近接部にて完全結合する光の波長の望ま
しい配列例を示す図、 第6図はオプション導波路の説明図、 第7図はY分岐部の説明図、 第8図は本発明の実施例における波長多重光送受信モジ
ュールの構成図、 第9図は本発明の実施例における導波路近接部の機能等
を説明するための図、 第10図は本発明の実施例における導波路近接部の結合
損失と波長との関係を示すグラフ、第11図は本発明の
実施例における導波路の製造工程を示す図、 第12図は本発明の実施例における導波路と受光素子の
光結合部の一例を示す図、 第13図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の一例を示す図、 第14図は本発明の実施例における導波路と発光素子の
光結合部の低損失化の一例を示す図、第15図は本発明
の実施例における導波路と発光素子の光結合部の低損失
化の他の例を示す図、第16図は電話及びデータサービ
スの提供例を示す図、 第17図は加入者系における波長多重光通信の一例を示
す図、 第18図は波長多重光送受信モジュールの従来例を示す
図である。 l・・・発光素子、 2・・・受光素子、 3・・・導波路基板、 4・・・主導波路、 5.8・・・光ファイバ、 6・・・副導波路、 7・・・オプション導波路、 9・・・Y分岐部。
Claims (7)
- (1)単一又は複数の送信用の発光素子(1)と単一又
は複数の受信用の受光素子(2)とを単一の導波路基板
(3)上に設け、 該導波路基板(3)上に形成された主導波路(4)の一
端に光伝送路側の光ファイバ(5)を光結合し、上記主
導波路(4)の他端に上記発光素子(1)及び受光素子
(2)のうちのいずれか一つの素子を光結合し、 その所定長さ部分が上記主導波路(4)に近接するよう
に上記導波路基板(3)上に形成された単一又は複数の
副導波路(6)の一端に、上記主導波路(4)に光結合
した素子以外の素子を光結合したことを特徴とする波長
多重光送受信モジュール。 - (2)副導波路(6)に光結合した素子が送信又は受信
する所定波長の光が主導波路(4)と副導波路(6)の
近接部分にて完全結合するように導波路パラメータを設
定し、且つ、上記近接部分にて完全結合する光の波長が
主導波路(4)における光伝送路側の光ファイバ(5)
の側から順に小さくなるようにしたことを特徴とする請
求項1記載の波長多重光送受信モジュール。 - (3)その所定長さ部分が主導波路(4)に近接するよ
うにオプション導波路(7)を導波路基板(3)上に形
成し、該オプション導波路(7)の一端に、別の光送信
又は受信モジュールに接続すべき光ファイバ(8)を光
結合したことを特徴とする請求項1記載の波長多重光送
受信モジュール。 - (4)主導波路(4)又は副導波路(6)の光伝送路側
の光ファイバ(5)と反対の側にY分岐部(9)を形成
し、各分岐端に発光素子(1)及び受光素子(2)を光
結合したことを特徴とする請求項1記載の波長多重光送
受信モジュール。 - (5)主導波路(4)又は副導波路(6)の端面を伝搬
光軸に対して斜めに形成して全反射を生じさせ、当該反
射光軸上に発光素子(1)又は受光素子(2)を配置す
ることによって、主導波路(4)又は副導波路(6)と
発光素子(1)又は受光素子(2)とを光結合するよう
にしたことを特徴とする請求項1記載の波長多重光送受
信モジュール。 - (6)主導波路(4)又は副導波路(6)と光結合する
発光素子を半導体レーザ(26)とし、導波路基板(3
)上の半導体レーザ(26)を取り付ける部分に高さ調
整部を設けて、半導体レーザ(26)と主導波路(4)
又は副導波路(6)とが低損失で光結合するようにした
ことを特徴とする請求項1記載の波長多重光送受信装置
。 - (7)発光素子(1)の駆動回路部と受光素子(2)の
増輻回路部とが導波路基板(3)上に実装されているこ
とを特徴とする請求項1記載の波長多重光送受信装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17109389A JPH0336508A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 波長多重光送受信モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17109389A JPH0336508A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 波長多重光送受信モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0336508A true JPH0336508A (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=15916859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17109389A Pending JPH0336508A (ja) | 1989-07-04 | 1989-07-04 | 波長多重光送受信モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0336508A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5771322A (en) * | 1993-12-27 | 1998-06-23 | Nec Corporation | Light-receiving structure for wave-guide type optical devices |
| US7289701B2 (en) * | 2002-03-14 | 2007-10-30 | Sae Magnetics (Hong Kong) Limited | Integrated platform for passive optical alignment of semiconductor device with optical fiber |
-
1989
- 1989-07-04 JP JP17109389A patent/JPH0336508A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5771322A (en) * | 1993-12-27 | 1998-06-23 | Nec Corporation | Light-receiving structure for wave-guide type optical devices |
| US7289701B2 (en) * | 2002-03-14 | 2007-10-30 | Sae Magnetics (Hong Kong) Limited | Integrated platform for passive optical alignment of semiconductor device with optical fiber |
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