JPH0659165A - 光波長多重送受信モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型で安価な光波長多重送受信モジュールを
提供する。 【構造】 第１の光信号を出射する半導体レーザ素子５
と、第１の光信号と波長の異なる第２の光信号を入射す
る受光素子４と、第１の光信号を入射し第２の光信号を
出射する光ファイバ１と、凸面部に入射する半導体レー
ザ素子５からの第１の光信号を干渉膜フィルタ３で反射
して凸面部から光ファイバ１へ出射すると共に、凸面部
に入射する光ファイバ１からの第２の光信号を干渉膜フ
ィルタ３を透過して受光素子４へ出射する凸平レンズ２
から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光通信装置における
光波長多重送受信モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信の分野が急速に発展するに従っ
て、大容量、長距離光通信の基幹系から、加入者系など
の支線系へと、その適用領域が拡大し、その中で光送受
信モジュールも低コスト、小型化、高機能化が要求され
中でも光ファイバ一本の中に２つの異なる波長の信号を
伝送する光波長多重送受信モジュールは、前記問題を達
成する一手段として開発されている。そのモジュールの
従来技術は、文献名；１９９０年電子情報通信学会春季
全国大会講演論文集「分冊４」第２５８頁などに記載さ
れたものがある。図２は従来の光波長多重送受信モジュ
ールの一構成例を示す概念図で、１１は半導体レーザダ
イオードコリメータ、１２はファイバコリメータ、１３
は半導体レーザダイオードコリメータ１１からの光は反
射しファイバコリメータ１２からの光は透過するフィル
タの付いたプリズム、１４は受光ダイオードコリメータ
である。半導体レーザダイオードコリメータ１１、ファ
イバコリメータ１２の構造をそれぞれ、図３、図４に示
す。受光ダイオードコリメータ１４は半導体レーザダイ
オードコリメータ１１と同様の構造を有している。

【０００３】即ち、半導体レーザダイオード１５を出射
した光は半導体レーザダイオードコリメータ１１の球レ
ンズ１６により平行光に変換（コリメート）され、フィ
ルタ付きプリズム１３を反射し、ファイバコリメータ１
２の球レンズ１７により光ファイバ１８の端面に集光さ
れ伝送路である光ファイバに伝達される。一方、光ファ
イバ１８の出射光はファイバコリメータ１２の球レンズ
１７によりコリメートされ、フィルタ付きプリズム１３
を通過して受光ダイオードコリメータ１４の球レンズ
（図示せず）により集光され受光ダイオードに入射す
る。ここで、フィルタは異なる波長の光信号を通過した
り、反射するよう構成され一般に干渉膜フィルタなどが
使用される。このように光ファイバで伝送されてきた一
つの波長の光信号は、波長多重送受信モジュールのフィ
ルタで反射され（通過の場合もある）受光ダイオードに
送られ光電気変換される。一方光波長多重送受信モジュ
ールの送信側で電気光変換されたもう一つの異なった波
長の光信号は半導体レーザダイオードから出射され前記
フィルタを通過して（反射の場合も有る）伝送路の前記
光ファイバに伝送される。こうして一本の光ファイバに
異なった波長の光信号を同時に伝送することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして構成される光波長多重送受信モジュールでは半
導体レーザダイオードコリメータ１１、ファイバコリメ
ータ１２、受光ダイオードコリメータ１４の各コリメー
タを製作し、その後に３つのコリメータを用いてモジュ
ールを製作するため多くの工程を必要とし、部品点数も
大きくなるというコスト問題や、球レンズでコリメート
をしていたり、プリズムに干渉膜フィルタを取り付けて
いるためレンズ、プリズムの大きさでモジュールの小型
化が制限されるという問題があった。

【０００５】この発明は、以上述べた部品点数が多く工
程が多いという問題点を除去するため、レンズとフィル
タとを一体化することにより、更には光ファイバとレン
ズとフィルタとを一体化することにより構造を簡易化
し、従来より安価で小型な光波長多重送受信モジュール
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、第１の光信号を出射する半導体レーザ素子
と、前記第１の光信号と波長の異なる第２の光信号を入
射する受光素子と、同一端面で前記第１の光信号を入射
し第２の光信号を出射する光ファイバと、凸面部とフィ
ルタを形成した平面部を有し、凸面部に入射する前記半
導体レーザ素子からの第１の光信号を前記フィルタで反
射して凸面部から前記光ファイバへ出射すると共に、凸
面部に入射する前記光ファイバからの第２の光信号を前
記フィルタを透過して前記受光素子へ出射する凸平レン
ズとから構成する。

【０００７】また、この発明は前記凸平レンズを、凸面
部とフィルタを形成した平面部を有し、前記フィルタに
入射する前記半導体レーザ素子からの第１の光信号を前
記フィルタを透過して凸面部から前記光ファイバへ出射
すると共に、凸面部に入射する前記光ファイバからの第
２の光信号を前記フィルタで反射して凸面部から前記受
光素子へ出射するようにしたものである。

【０００８】また、この発明は第１の光信号を出射する
半導体レーザ素子と、前記第１の光信号と波長の異なる
第２の光信号を入射する受光素子と、前記第１の光信号
を入射し第２の光信号を出射する光ファイバとからな
り、前記光ファイバは、先端部を球状に形成して球状レ
ンズ部を設け、コア部の端部を含む前記球状レンズ部の
一部を斜めに欠切してその表面にフィルタを形成し、前
記球状レンズ部の表面に入射する前記半導体レーザ素子
からの第１の光信号を前記フィルタで反射して入射する
と共に、前記第２の光信号を前記フィルタを透過して前
記受光素子へ出射するものである。

【０００９】

【作用】この発明は、半導体レーザ素子から出射する第
１の光信号の光ファイバへの集光及び前記光ファイバか
ら出射する第２の光信号の受光素子への集光はいずれも
同一の凸平レンズで行ない、前記第１の光信号と第２の
光信号の分波は前記凸平レンズの平面部に形成したフィ
ルタで行っている。

【００１０】

【実施例】図１はこの発明の第１の実施例を示す構成図
である。

【００１１】ここで、１は光ファイバ、２は凸平レン
ズ、３は凸平レンズ２の平面上に形成された干渉膜フィ
ルタ、４は受光素子、５は半導体レーザ素子である。６
は光ファイバ１により伝送された、第１の波長の光であ
る。７は半導体レーザ素子５から出射される、第２の波
長の光である。つまり、第１の波長の光６は受信に、第
２の波長の光７は送信に、それぞれ用いる。また、光
６，７の波長は異なっている。干渉膜フィルタ３は、第
１の波長の光６を通過させ、第２の波長の光７を反射す
る特性を有するものを用いる。

【００１２】次に動作を説明する。光ファイバ１から出
射した第１の波長の光６は、凸平レンズ２の凸面から入
射する。上述のように第１の波長の光６は干渉膜フィル
タ３を通過し、平凸レンズ２の作用で受光素子４に集光
される。一方、半導体レーザ素子５から出射した第２の
波長の光７は凸平レンズ２の凸面から入射し、干渉膜フ
ィルタ３で反射され、再び凸平レンズ２の凸面から出射
する。即ち、レンズ２は第２の波長の光７に対して両凸
レンズとして作用する。この働きにより、第２の波長の
光７は光ファイバ１の端面に集光され、光ファイバ１を
伝搬して行く。このようにして、波長の異なる光６，７
による送受信が可能になる。

【００１３】また、干渉膜フィルタ３として第１の波長
の光６を反射し、第２の波長の光７を透過する特性のも
のを用い、受光素子４と半導体レーザ素子５の位置を置
き換えても同様の効果が得られる。

【００１４】図５はこの発明の第２の実施例を示す構成
図である。

【００１５】この実施例は、凸平レンズ２に干渉膜フィ
ルタ３を直接形成するのではなく、ガラス板８に干渉膜
フィルタ３を形成したものを凸平レンズ２に接着したも
のを用いたものであり、凸平レンズ２の加工が容易にな
る等の利点がある。

【００１６】ここで、干渉膜フィルタ３は第１の波長の
光６を反射し、第２の波長の光７を透過する特性を有す
るが、第１の波長の光６を透過し、第２の波長の光７を
反射する特性のものを用いても実現は可能である。

【００１７】以上、説明したように第１の実施例および
第２の実施例によれば、使用するレンズを１個とし、か
つ干渉膜フィルタと一体化したことにより、部品点数が
低減される。部品数の低減により、調整箇所が減少し、
製作に要する時間が短縮される。

【００１８】図６はこの発明の第３の実施例を示す構成
図である。

【００１９】図６において、１は光ファイバ、１−１は
光ファイバ１のクラッド部、１−２は光ファイバ１のコ
ア部、３は波長λ₁ の光信号を透過し波長λ₂ の光信号
を反射するフィルタ、９は球状レンズであり、これらは
一体形成されている。即ち、光ファイバ１の先端を放電
等によって球状に加工し球状レンズ部９を形成する。こ
のとき、光ファイバ１のコア部１−２の先端部は図６に
示すように端面に向って次第に拡がりをみせる。次に球
状レンズ部９の先端を図６に示すように斜めに研摩して
平面を作り、その平面上に誘電体膜でフィルタを形成す
る。また、４は光ファイバ１のコア部１−２の端面に接
近して配置された受光素子、５は球状レンズ部９の球面
に面して配置された半導体レーザ素子である。

【００２０】次にこの実施例の動作を説明する。伝送路
から送信された破線で示す波長λ₁の光信号は、光ファ
イバ１のコア部１−２を伝送し、フィルタ３を通過して
受光素子４に結合される。ここで、コア部１−２の先端
は平面であるためフィルタ３を透過する波長λ₁ の光信
号は一定の拡がりをもって出射される。しかし、通常受
光素子４の受光面の径は５０μｍから１００μｍと大き
いため、受光素子４を光ファイバ１の端面に接近して設
置すればレンズがなくても実用上十分に結合される。一
方、半導体レーザ素子５から出射され、実線で示したも
う一つの波長のλ₂ の光信号は光ファイバ１の球状レン
ズ部９で集光されフィルタ３で反射して光ファイバ１の
コア部１−２に伝播され、ファイバ伝送路をとおっても
う一方の装置に伝送される。

【００２１】以上説明したようにこの実施例によれば、
光ファイバの先端部にフィルタとレンズ機能を有してい
るため、大きなレンズやプリズムが不要となり、波長多
重送受信モジュールを小型にすることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したようにこの発明に
よれば、半導体レーザ素子及び受光素子と、光ファイバ
を結合するレンズを１個とし、且つ受信する光信号と送
信する光信号を分波するフィルタを前記レンズと一体化
したので、またフィルタを形成したレンズを光ファイバ
先端に一体形成したので、大きなレンズやプリズムが必
要ないため非常に小型に構成でき且つ部品点数も少ない
ため低コストにできる光波長多重送受信モジュールを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例を示す構成図である。

【図２】従来の光波長多重送受信モジュールの概念図で
ある。

【図３】半導体レーザダイオードコリメータの断面図で
ある。

【図４】ファイバコリメータの断面図である。

【図５】この発明の第２の実施例を示す構成図である。

【図６】この発明の第３の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバ ２ 凸平レンズ ３ 干渉膜フィルタ ４ 受光素子 ５ 半導体レーザ素子 ８ ガラス板 ９ 球状レンズ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の光信号を出射する半導体レーザ素
   子と、 前記第１の光信号と波長の異なる第２の光信号を入射す
   る受光素子と、 同一端面で前記第１の光信号を入射し第２の光信号を出
   射する光ファイバと、 凸面部とフィルタを形成した平面部を有し、凸面部に入
   射する前記半導体レーザ素子からの第１の光信号を前記
   フィルタで反射して凸面部から前記光ファイバへ出射す
   ると共に、凸面部に入射する前記光ファイバからの第２
   の光信号を前記フィルタを透過して前記受光素子へ出射
   する凸平レンズからなることを特徴とする光波長多重送
   受信モジュール。
2. 【請求項２】 第１の光信号を出射する半導体レーザ素
   子と、 前記第１の光信号と波長の異なる第２の光信号を入射す
   る受光素子と、 同一端面で前記第１の光信号を入射し第２の光信号を出
   射する光ファイバと、 凸面部とフィルタを形成した平面部を有し、前記フィル
   タに入射する前記半導体レーザ素子からの第１の光信号
   を前記フィルタを透過して凸面部から前記光ファイバへ
   出射すると共に、凸面部に入射する前記光ファイバから
   の第２の光信号を前記フィルタで反射して凸面部から前
   記受光素子へ出射する凸平レンズからなることを特徴と
   する光波長多重送受信モジュール。
3. 【請求項３】 第１の光信号を出射する半導体レーザ素
   子と、 前記第１の光信号と波長の異なる第２の光信号を入射す
   る受光素子と、 前記第１の光信号を入射し第２の光信号を出射する光フ
   ァイバとからなり、 前記光ファイバは、先端部を球状に形成して球状レンズ
   部を設け、コア部の端部を含む前記球状レンズ部の一部
   を斜めに欠切してその表面にフィルタを形成し、前記球
   状レンズ部の表面に入射する前記半導体レーザ素子から
   の第１の光信号を前記フィルタで反射して入射すると共
   に、前記第２の光信号を前記フィルタを透過して前記受
   光素子へ出射するものであることを特徴とする光波長多
   重送受信モジュール。