JP2005091460A - 双方向光モジュール、光送受信装置及び光伝送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 自局の発光素子が出力する光信号の一部がクラッドモードとして伝播して、自局の受光素子に入射することによる受信特性の劣化を抑制することができる光モジュールを提供する。
【解決手段】 面発光素子９６と、これから出射した送信光信号を反射する波長分割多重（ＷＤＭ）素子５からなる送信部と、伝送用光ファイバ９２、９４から見て送信部より後方に配置された受光部９８とを備える。入力光はＷＤＭ素子を透過して受光部に入射し、面発光素子からの出力光はＷＤＭ素子に反射されて、伝送用光ファイバへと進むようにする。発光素子からの出力光が受光部の受光素子まで伝播するのを防ぐことができるので、妨害光が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光モジュールを得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一本の光ファイバにより双方向の光通信を行う装置に関し、特にそのような装置に用いられる双方向光モジュール、光送受信装置及び光伝送システムに関する。

図９は、例えば下記の特許文献に示される従来の一芯双方向光モジュールの一例を示す図である。図９（ａ）は、一芯双方向光モジュール８００の斜視図、図９（ｂ）は、図９（ａ）において光モジュール８００をＸＹ平面で切った断面図である。図９に示すように、光モジュール８００は、入力される電気信号を光信号に変換する発光素子８６と、送受信すべき光信号を外部と授受するための光ファイバ４Ａから入力された光信号を電気信号に変換する受光素子８８と、光ファイバ４Ａのコア３から出射する光信号を反射して受光素子８８に入射させ、発光素子８６の出力光を透過する波長分割多重（ＷＤＭ＝Wavelength Division Multiplexing）素子８５を備える。発光素子８６は、チップキャリア８７にボンディングされている。コア１とクラッド２からなる光ファイバ２Ａ及びコア３とクラッド４からなる光ファイバ４Ａは、ガラス基板１０の一方の面に設けられた溝に１本の光ファイバを埋め込み、この光ファイバとほぼ等しい屈折率を有する接着剤１１により固定した後、ガラス基板１０に光ファイバと直交する斜めの溝１２を作ることによってできたものである。溝１２には、波長分割多重素子８５が差し込まれて固定されている。発光素子８６は、コア１に出力光が入力されるように正確に位置合わせされている。受光素子８８は、光ファイバ４Ａからの入力光が波長分割多重素子８５から出射して入射する位置に正確に位置合わせされた後、ハンダバンプ７によりガラス基板１０に固定されている。
特開２００１−３２４６５５号公報（要約、図９）

発光素子８６に加えられた電気信号は、光信号に変換され、光ファイバ２Ａのコア１に入力され、光信号を多重又は分離する波長分割多重素子８５を通過しコア３に入射する。一方、光ファイバ４Ａのコア３から入力された光信号は、波長分割多重素子８５により反射され、受光素子８８に入射して電気信号に変換され、出力される。このように、従来の光モジュール８００でも、一本の伝送用光ファイバで送受信用の光信号をやり取りすることができる。

しかしながら、従来の光モジュールにおいては、図９（ｂ）の断面図の点線の矢印で示す通り、発光素子８６が出力した光信号が、クラッド２にも入力されてしまい、クラッドモードとして反射屈折により伝播し、迷光として受光素子８８に入射し、受信光に対して妨害光となってしまうという光クロストークの問題がある。

この問題に関しては、発光素子と受光素子を有する双方向光モジュールにおいて光のアイソレーションを向上させる技術が公開されている（下記の特許文献１参照）。同文献には、図９に示した発光素子、受光素子及びＷＤＭ素子の配置関係を維持したまま、受光素子を遮光性の樹脂で覆う、又は受光素子の溝に埋め込んだ光ファイバを光ファイバのクラッドの屈折率より低い屈折率を有する固定用樹脂によって固定するなど種々の提案がなされている。しかし、提案を実現するために要素を追加する必要があったり、提案によっては効果が十分期待できないなど、必ずしも満足できるとは言い難い面もある。
したがって、特別な要素を追加せずに妨害光を低減させることを可能とする新規な構造の双方向光モジュールがあれば好都合である。

請求項１に記載の双方向光モジュールは、送信すべき送信光信号及び受信すべき受信光信号を外部との間で授受する引き出し光導波路と、所定の電気信号を前記送信光信号に変換する面発光型の発光素子と、前記引き出し光導波路からの受信光信号を受信して電気信号に変換する受信手段と、前記発光素子が出力する前記送信光信号を反射することにより前記引き出し光導波路内の光と合波するとともに、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号を透過させることにより分波して前記受信手段に与える光合分波手段とを備える。この構成により、発光素子の後方に受光素子を配置することができ、クラッドモードが受光素子まで伝播することがないので、妨害光が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。

請求項２に記載の双方向光モジュールは、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、光導波路を埋め込み、前記光導波路に直交する切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けることにより、前記切り込みで区切られた一方の前記光導波路が前記引き出し光導波路となるようにした導波基板を備え、前記切り込みに前記光合分波手段を挿入し、前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を直接ボンディングしたものである。この構成により、発光素子の後方に受光素子を配置することができ、クラッドモードが受光素子まで伝播することがないので、妨害光が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができるとともに、キャン型パッケージが不要となるため、光モジュールを低価格化することができる。

請求項３に記載の双方向光モジュールは、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、前記受信手段が前記光合分波手段を介して前記引き出し光導波路と光学的に結合されるように配置された第２の光導波路と、前記第２の光導波路からの出力光を効率的に受信できるように配置された受光素子とで構成したものである。

請求項４に記載の双方向光モジュールは、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、前記受信手段が一端が前記光合分波手段を介して前記引き出し光導波路と光学的に結合されるように配置され、他端がその光軸に対して傾斜した第２の光導波路と、前記第２の光導波路の前記他端の面に平行に配置され、前記第２の光導波路から出射する前記受信光信号を反射する全反射素子と、前記全反射素子で反射された前記受信光信号を効率的に受信できるように配置された受光素子とで構成したものである。

請求項５に記載の双方向光モジュールは、請求項４に記載の双方向光モジュールにおいて、光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する互いに平行な第１及び第２の切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けた導波基板を備え、前記第１の切り込みで区切られた端の光導波路を前記引き出し光導波路とし、前記第１及び第２の切り込みの間の光導波路を前記第２の光導波路とし、前記第２の切り込みに前記全反射素子を挿入接着し、前記全反射素子の近傍の前記導波基板に前記受光素子を直接ボンディングしたものである。この構成により、受信特性に優れた小型で量産性に優れた光モジュールを得ることができる。

請求項６に記載の双方向光モジュールは、請求項１に記載の双方向光モジュールにおいて、光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けることにより、前記切り込みで区切られた一方の光導波路が前記引き出し光導波路となるようにした導波基板と、前記発光素子を直にボンディングした電気回路基板とを備え、前記切り込みに前記光合分波手段を挿入接着し、前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を接着したものである。この構成により、事前に電気回路用基板が装着されているため、発光素子の光軸調整を発光素子の出力をモニタリングしながら行うアクティブアライメントが可能となり、高精度の位置決めが簡単にできるので低価格化が可能となる。

請求項７に記載の双方向光モジュールは、請求項４に記載の双方向光モジュールにおいて、光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する互いに平行な第１及び第２の切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けた導波基板と、前記発光素子を直にボンディングした第１の電気回路基板と、前記受光素子を直にボンディングした第２の電気回路基板とを更に備え、前記第１の切り込みに前記光合分波手段が挿入接着され、前記第２の切り込みに前記全反射素子が挿入接着され、前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を接着し、前記全反射素子の近傍の前記導波基板に前記受光素子を接着したものである。この構成により、アクティブアライメントが可能となり、受信特性に優れた小型・低価格の光モジュールが実現できる。

請求項８に記載の双方向光モジュールは、請求項７に記載の双方向光モジュールにおいて、前記第１及び第２の電気回路基板を同一の電気回路基板としたものである。この構成により、受信特性に優れた小型で量産性に優れた光モジュールの更なる小型化を図ることができる。

請求項９に記載の双方向光モジュールは、請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記発光素子をレーザダイオードとしたものである。この構成により、発光素子として面発光型のレーザダイオードを備えたので、長距離伝送が可能な優れた光モジュールを得ることができる。

請求項１０に記載の双方向光モジュールは、請求項１から９のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光導波路を光ファイバとしたものである。

請求項１１に記載の双方向光モジュールは、請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光導波路を、前記導波基板に集積された光導波路としたものである。

請求項１２に記載の双方向光モジュールは、請求項１、３、４、８及び９のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光導波路を、導波基板に集積された光導波路としたものである。

請求項１３に記載の双方向光モジュールは、請求項６から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記電気回路基板に直にボンディングされた前記発光素子の前記導波基板への接着に前記光導波路とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いるものである。この構成により、光導波路と接着剤の屈折率が整合されているため、発光素子と前記光合分波手段の損失が減少し、良好な出力強度特性を得ることができる。

請求項１４に記載の双方向光モジュールは、請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記導波基板が石英系のガラスからなるものである。この構成により、石英系のガラスは光通信に使用している信号光の波長帯に対して透明であるため、光導波路と基板の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。

請求項１５に記載の双方向光モジュールは、請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記導波基板がシリコン結晶からなるものである。この構成により、シリコン結晶は光通信に使用している信号光の波長帯に対して透明であるため、光導波路と基板の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。

請求項１６に記載の双方向光モジュールは、請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記導波基板がポリマーからなるものである。この構成により、ポリマーは光通信に使用している信号光の波長帯に対して透明であるため、光導波路と基板の間での屈折や乱反射が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。

請求項１７に記載の双方向光モジュールは、請求項１から１６のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合分波手段を、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号の波長成分を透過させ、前記発光素子が出力する前記送信光信号の波長成分を反射する波長分割多重素子としたものである。この構成により、クラッドモードは受光素子まで伝播せず、よって妨害光が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。

請求項１８に記載の双方向光モジュールは、請求項１から１６のいずれか１つに記載の双方向光モジュールにおいて、前記光合分波手段を、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号の一部は透過し、前記発光素子が出力する送信光信号の一部は反射するハーフミラー素子としたものである。

請求項１９に記載の発明は、請求項１から１８までのいずれか１つに記載の双方向光モジュールと、伝送すべき電気信号を前記双方向光モジュールに含まれる前記発光素子を駆動できる信号に変換する駆動回路と、前記双方向光モジュールに含まれる前記受光素子の出力信号を増幅する増幅回路と、前記増幅回路の出力信号からデータ信号及びクロック信号を再生する電気回路とを備えた光送受信装置である。この構成により、妨害光が少なく、受信特性が優れた波長分割多重方式の一芯双方向光通信システム用の光送受信装置を得ることができる。

請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の光送受信装置と、前記の送信すべき電気信号を前記駆動回路に与える手段と、前記電気回路が出力する前記データ信号を用いる手段とを備えたことにより、一芯双方向光通信が可能な光伝送システムである。

請求項２１に記載の発明は、請求項１９に記載の２つの光送受信装置を備え、前記２つの光送受信装置を伝送用光ファイバにより相互に接続し、前記送信光信号と前記受信光信号に異なる波長を用いた光伝送システムである。この構成により、妨害光が少なく、受信特性が優れた波長分割多重方式の光伝送システムを得ることができる。

本発明の一実施の形態によれば、面発光素子と面発光素子から出射した送信光信号を反射する波長分割多重素子からなる送信部を備え、伝送用光ファイバから見て送信部より後方に受信部を配置することにより、面発光素子からの出力光が受信部の受光素子まで伝播するのを防ぐことができるので、妨害光が少なく、受信特性が優れた双方向光モジュールを得ることができる。

また、本発明の別の実施の形態によれば、クロストークの影響を低減した光モジュールを用いることにより、優れた受信特性で一芯双方向通信が可能な装置を得ることができる。これには、光送受信装置や光送受信モジュールも含まれる。
本発明のさらに別の実施の形態によれば、送信側及び受信側の双方に本発明の光送受信装置を備え、光ファイバで接続することにより、光伝送システムを得ることができる。

以下、本発明の実施の形態と添付図面により本発明を詳細に説明する。
なお、複数の図面に同じ要素を示す場合には同一の参照符号を付ける。
＜発明の原理＞
図１は、本発明の原理を説明するために本発明の双方向光モジュールを概念的に示した図である。図１において、本発明の原理による双方向光モジュール９００は、送信すべき電気信号を送信光信号に変換する面発光型レーザダイオードなどの面発光素子９６と、１本の光導波路を斜めにカットして作られた光導波路９２、９４と、これらの光導波路９２、９４の切断面の間に挿入された波長分割多重素子５と、光導波路９４上に設けられて波長分割多重素子５を透過した受信光信号を受信する受光部９８からなる。

光導波路９２は、送信光信号及び受信光信号を外部との間で授受するポートの役を果たすものであり、ここでは仮に、「引き出し光導波路」と言うことにする。波長分割多重素子５は、面発光素子９６が出力する光信号は反射し、光導波路９２から入射する受信光信号は透過する特性のものである。受光部９８は、光導波路９４の出力光を直に受光する受光素子（図１には図示せず）でもよいし、光導波路９４の端面を斜めに切断し、その切断面に平行に位置した全反射素子（図１には図示せず）と全反射素子の出力光を受信する受光素子（図１には図示せず）との組み合わせでもよい。
本発明は、以上のような構造を有し、面発光素子９６の出力光を波長分割多重素子５で反射することにより面発光素子９６の出力光が迷光として受光素子に到達しないようにしている。
なお、光導波路９２、９４は、ガラス基板（後述の１０又は２０）に形成した溝に埋め込んだ光ファイバでもよいし、ガラス基板に集積した光導波路でもよい。

＜第１の実施の形態＞
図２は、本発明の第１の実施の形態による双方向光モジュール１００を示す。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中の平面ＸＹで切断した断面図である。図２において、本発明の第１の実施の形態による光モジュール１００は、受光素子８がボンディングされたチップキャリア９と、光ファイバ２Ａ、４Ａと波長分割多重素子５が埋め込まれたガラス基板１０と、ガラス基板１０にフリップチップボンディングされた面発光型のレーザダイオード６で構成されている。ガラス基板１０にはあらかじめ光ファイバを埋め込むための溝が切られており、その溝に１本の光ファイバを埋め込んで、接着剤１１で固定した後、光ファイバと直交する溝１２を斜めに作ることにより、光ファイバ２Ａ、４Ａと波長分割多重素子５を挿入するための溝１２が、ガラス基板１０に形成される。波長分割多重素子５は、溝１２に接着される。波長分割多重素子５は、面発光型のレーザダイオード６が出力する送信光信号を反射し、入力される受信光信号を透過する。面発光型のレーザダイオード６は、ハンダバンプ７がつけられており、ハンダバンプを用いてガラス基板１０にフリップチップボンディングされる。このときに、面発光型のレーザダイオード６の実装位置はマーカがつけられた位置に正確にボンディングされる。なお、ガラス基板１０の代わりに、光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板を用いてもよい。

以上のように構成された光モジュールについて、図１を用いてその動作を説明する。
まず、面発光型のレーザダイオード６に入力された電気信号は光信号に変換され、波長分割多重素子５により反射され、光ファイバ４Ａのコア３に入力され、光モジュールの出力光信号として出力される。一方、コア３から入力される光信号は、波長分割多重素子５により透過され、受光素子８に入射して電気信号に変換され、出力される。

このように本発明の第１の実施の形態の光モジュール１００によれば、面発光型のレーザダイオードを用いることにより、発光素子の後方に受光素子を配置することができ、クラッドモードが受光素子まで伝播することなく、妨害光が少なく、受信特性が優れた双方向光モジュールを得ることができる。

＜第２の実施の形態＞
図３は、本発明の第２の実施の形態による双方向光モジュール１００ａを示す。図３（ａ）は斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）中の平面ＸＹで切断した断面図である。図３において、本発明の第２の実施の形態の光モジュール１００ａは、全反射素子２５を波長分割多重素子５の後方に斜めに装着したこと、及び全反射素子２５の近傍で受光素子２８をガラス基板２０にフリップチップボンディングしたことを除けば、第１の実施の形態の光モジュール１００と同じである。ガラス基板２０にはあらかじめ光ファイバを埋め込むための溝が切られており、その溝に光ファイバを埋め込んで、接着剤１１で固定した後、波長分割多重素子５と全反射素子２５を挿入するための斜めの溝１３、１３をガラス基板２０に形成することにより、光ファイバ２Ａ、１６Ａ、４Ａも作られる。波長分割多重素子５と全反射素子２５が溝１２及び１３に挿入され、接着される。

以上の説明から明らかなように、光モジュール１００ａの動作は、波長分割多重素子５を通過後の受信光信号に関する動作を除いて、光モジュール１００の動作と同じである。相違点のみを説明すると、波長分割多重素子５を透過した受信光信号は、全反射素子２５により反射され、受光素子２８に入射して電気信号に変換され、出力される。

したがって、本発明の第２の実施の形態の光モジュール１００ａによれば、面発光型のレーザダイオード６を用いることにより、その後方に受光素子２８を配置することができ、クラッドモードが受光素子２８まで伝播することがないので、妨害光が少なく、受信特性が優れた一芯双方向光通信システム用の光モジュールを得ることができる。さらに、受光素子２８もガラス基板２０に一体化されるため、光モジュール１００ａを小型化することができる。

＜第３の実施の形態＞
図４は、本発明の第３の実施の形態による双方向光モジュール１００ｂを示す。図４（ａ）は斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）中の平面ＸＹで切断した断面図であり、図４（ｃ）はａ−ａ´断面図である。図４の光モジュール１００ｂは、図３に示す面発光型のレーザダイオード６をガラス基板２０にフリップチップボンディングする代わりに、面発光型のレーザダイオード２６を電気配線用線材としてのケーブル２１及びコネクタ２２付きの電気回路用基板２７にボンディングした後、面発光型のレーザダイオード２６をガラス基板２０に接着剤３０で接着したこと、及び図３に示す受光素子２８をガラス基板２０にフリップチップボンディングする代わりに、受光素子３８をケーブル２３及びコネクタ２４付きの電気回路用基板３９にボンディングした後、受光素子３８をガラス基板２０に接着剤３０で接着したことを除けば、図３の光モジュール１００ａと同じである。

面発光型のレーザダイオード２６と受光素子３８は、光信号が裏面から入出力されるため、発光効率と受光効率を高めるために裏面をエッチングにより一部削除したものであってもよい。また、ガラス基板２０に換えて光通信に使用する光信号の波長に対して透明なシリコン結晶基板やポリマー基板でもよい。電気回路用基板２７、３９には、コネクタ２２、２４が、ケーブル２１、２３により接続されている。ケーブル２１、２３は、機械的自由度が高いフレキシブル基板等でもよい。面発光型のレーザダイオード２６と受光素子３８は、ガラス基板２０に接着する際に、コネクタ２２、２４を介して出力光信号または出力電気信号をモニタリングすることができるため、光ファイバ４Ａのコア３に光信号を入出力しながら、出力光信号または出力電気信号が適当な値になるように位置決めを行うことができる。
上述の構成から明らかなように、光モジュール１００ｂの動作は、図３の光モジュール１００ａの動作と同じである。

このように本発明の第３の実施の形態の光モジュール１００ｂによれば、面発光型のレーザダイオード２６を用いることにより、その後方に受光素子３８を配置することができ、クラッドモードが受光素子３８まで伝播することがないので妨害光が少なく、受信特性が優れた光モジュールを得ることができる。さらに、受光素子３８もガラス基板２０と一体化できるため、光モジュール１００ｂを小型化することができる。さらに、発光素子であるレーザダイオード２６と受光素子３８の位置決めが出力信号をモニタしながらできるため、高精度の位置決めを簡単化することができ、低価格化に役立つ。

＜第４の実施の形態＞
図５は、本発明の第４の実施の形態による双方向光モジュール１００ｃを示す。図５（ａ）は斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）中の平面ＸＹで切断した断面図である。図５の光モジュール１００ｃの構造は、ケーブル２１及びコネクタ２２付きの電気回路用基板２７とケーブル２３及びコネクタ２４付きの電気回路用基板３９を１つのケーブル４１及びコネクタ４２付きの電気回路用基板４０で置き換えたことを除けば、図４の光モジュール１００ｂと同じである。
光モジュール１００ｃの動作は、光モジュール１００ｂのそれと同じである。

このように本発明の第４の実施の形態の光モジュールによれば、第３の実施の形態と同じ効果が得られる他、さらに部品点数が少ないので、組み立てが簡略化でき低価格化を図ることができる。
なお、図５（ａ）の例では、電気回路用基板４０に１つのケーブル４１及びコネクタ４２を使用しているが、図４の実施の形態と同様に電気回路用基板４０にコネクタ２２、２４をケーブル２１、２３により個別に接続してもよい。

＜第５の実施の形態＞
以上述べた図２から図５の光モジュール１００、１００ａ〜１００ｃでは、光導波路として光ファイバ２Ａ、４Ａを用いる例を示したが、ガラス基板１０又は２０の光軸方向に沿って作られた溝に光導波路を形成してもよい。図６は、図２に示した光モジュール１００の光ファイバ２Ａ、４Ａを光導波路５１、５０で置き換えた光モジュール１１０の例を示す。同様に、図３〜５の光モジュール１００ａ〜１００ｃにおいても光ファイバをガラス基板１０又は２０に集積した光導波路で置き換えても、同様の効果を得ることができる。

＜第６の実施の形態＞
図７は、本発明の第６の実施の形態として上述の双方向光モジュールを用いて一芯双方向光通信を行う光送受信装置の構造を示す略ブロック図である。図７において、光送受信装置６０は、上記各実施の形態のいずれかの双方向光モジュール９００（１００で代表される１００ａ〜１００ｃ、１１０を含む）と、双方向光モジュール９００の受光素子８、２８又は３８からの受信信号の増幅を行う増幅回路６４と、受信信号からクロック成分を抽出するクロック再生回路６６と、受信信号とクロック信号からデータ信号を再生するデータ再生回路６８と、光モジュールに含まれる発光素子６又は２６を駆動するための駆動回路６２を含む。また、光送受信装置６０は、伝送用光ファイバ７４と光学的に結合されている。

伝送用光ファイバ７４により伝送されてきた光信号は、光送受信装置６０の双方向光モジュール９００に入力される。双方向光モジュール９００に入力された光信号は、波長分割多重素子５を透過し、受光素子８、２８又は３８に入力され、電気信号に変換され、増幅回路６４へ出力される。増幅回路６４により増幅された電気信号は二分岐され、一方はクロック再生回路６６へ、他方はデータ再生回路６８へ入力される。クロック再生回路６６は、入力された電気信号からクロック信号を生成してデータ再生回路６８及びその他の回路部分に供給する。また、データ再生回路６８は、入力される電気信号をクロック再生回路６６から入力されるクロック信号を用いて波形整形を行うことによりデータ信号を再生する。また、光送受信装置６０において送信すべき信号は、駆動回路６２を通して双方向光モジュール９００の発光素子６又は２６に入力されて光信号に変換され、この光信号が、波長分割多重素子５で反射されて伝送用光ファイバ７４に結合される。

このように、本発明の第６の実施の形態の装置によれば、自局の送信光信号が受信光信号を妨害することなく、良好なデータ信号とクロック信号を得ることができる。本実施の形態の装置は、一芯双方向光通信を行うものであれば、独立した装置でも、光送受信モジュールでもよい。

＜第７の実施の形態＞
図８は、本発明の第７の実施の形態による光伝送システムの略ブロック図を示す。図８の光伝送システムは、光送受信を行う２つの装置７０、７２を伝送用光ファイバ７４で接続したものである。２つの装置７０、７２は、それぞれ一芯双方向光通信を行うために図７の光送受信装置（又はモジュール）６０を備えている。２つの装置７０、７２の各光送受信装置６０は、互いに通信が成立するように、一方が出力する光信号の波長を他方が受信できるように、受光素子及び波長分割多重素子が選定されている。また、各光送受信装置６０は、送受信に異なる周波数を用いることが好ましい。

例えば、装置７０の光送受信装置６０が、１．３μｍ帯の光を送信し、１．５μｍ帯の光を受信するなら、装置７２の光送受信装置６０は、送受信に逆の帯域の光を用いる。このように、送信する光信号と受信する光信号の波長が異なる２つの光送受信装置を光ファイバで接続して対向させることにより、一芯の光ファイバでクロストークの影響を低減した双方向の通信を行うことが可能となる。

なお、上述の実施例において用いた図７中の波長分割多重素子５は、発光素子６又は２６が出力する光信号の波長成分は反射し、引き出し光導波路（伝送用光ファイバ）７４から入力される光信号の波長成分は透過する特性のものでもよい。
さらに、波長分割多重素子５は、発光素子６又は２６が出力する光信号の波長成分の一部は反射し、引き出し光導波路７４から入力される光信号の波長成分の一部は透過するハーフミラー素子でもよい。
以上は、本発明の説明のために実施の形態の例を掲げたに過ぎない。したがって、上述の実施の形態に種々の変更、修正または追加を行うことは、当業者には容易である。

本発明によれば、妨害光が少なく、受信特性に優れた双方向光モジュールが得られ、またそれを用いた装置やシステムが得られるので、本発明は光通信の分野などに利用可能である。

本発明の双方向光モジュールを概念的に示した図 本発明の第１の実施の形態による双方向光モジュールの構造及び動作を示す図 本発明の第２の実施の形態による双方向光モジュールの構造及び動作を示す図 本発明の第３の実施の形態による双方向光モジュールの構造及び動作を示す図 本発明の第４の実施の形態による双方向光モジュールの構造及び動作を示す図 本発明の第５の実施の形態による双方向光モジュールの構造及び動作を示す図 図１から図６のいずれかに示した双方向光モジュールを用いた本発明の第６の実施の形態による一芯双方向光送受信装置の構造を示す略ブロック図 本発明の第７の実施の形態により図７の一芯双方向光送受信装置６０を用いて光通信を行う光伝送システムを示す略ブロック図 従来の一芯双方向光モジュールの一例を示す図

符号の説明

１、３、１５ 光ファイバのコア
２、４、１６ 光ファイバのクラッド
２Ａ、４Ａ、１６Ａ 光ファイバ
５、８５ 波長分割多重素子
６、２６、９６ 面発光素子としての面発光型のレーザダイオード
７ ハンダバンプ
８、２８、３８ 受光素子
９、８７ チップキャリア
１０、２０ ガラス基板
１１、３０ 接着剤
１２ 波長分割多重素子挿入用溝（溝）
１３ 全反射素子挿入用溝
２１、２３、４１ 電気配線用線材（ケーブル）
２２、２４、４２ コネクタ
２５ 全反射素子
２７、３９、４０ 電気回路用基板
５０、５１、９２、９４ 光導波路
６０ 光送受信装置
６１、７４ 伝送用光ファイバ
６２ 駆動回路
６４ 増幅回路
６８ データ再生回路
７０、７２ 光送受信を行う装置
８６ 発光素子
９８ 受光部
１００、１００ａ〜１００ｃ、１１０、９００ 双方向光モジュール

Claims (21)

1. 送信すべき送信光信号及び受信すべき受信光信号を外部との間で授受する引き出し光導波路と、
   所定の電気信号を前記送信光信号に変換する面発光型の発光素子と、
   前記引き出し光導波路からの受信光信号を受信して電気信号に変換する受信手段と、
   前記発光素子が出力する前記送信光信号を反射することにより前記引き出し光導波路内の光と合波するとともに、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号を透過させることにより分波して前記受信手段に与える光合分波手段とを、
   備える双方向光モジュール。
2. 光導波路を埋め込み、前記光導波路に直交する切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けることにより、前記切り込みで区切られた一方の前記光導波路が前記引き出し光導波路となるようにした導波基板を備え、
   前記切り込みに前記光合分波手段を挿入し、
   前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を直接ボンディングした請求項１に記載の双方向光モジュール。
3. 前記受信手段が、
   前記光合分波手段を介して前記引き出し光導波路と光学的に結合されるように配置された第２の光導波路と、
   前記第２の光導波路からの出力光を効率的に受信できるように配置された受光素子とからなる請求項１に記載の双方向光モジュール。
4. 前記受信手段が、
   一端が前記光合分波手段を介して前記引き出し光導波路と光学的に結合されるように配置され、他端がその光軸に対して傾斜した第２の光導波路と、
   前記第２の光導波路の前記他端の面に平行に配置され、前記第２の光導波路から出射する前記受信光信号を反射する全反射素子と、
   前記全反射素子で反射された前記受信光信号を効率的に受信できるように配置された受光素子からなる請求項１に記載の双方向光モジュール。
5. 光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する互いに平行な第１及び第２の切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けた導波基板を備え、
   前記第１の切り込みで区切られた端の光導波路を前記引き出し光導波路とし、
   前記第１及び第２の切り込みの間の光導波路を前記第２の光導波路とし、
   前記第２の切り込みに前記全反射素子を挿入接着し、
   前記全反射素子の近傍の前記導波基板に前記受光素子を直接ボンディングした請求項４に記載の双方向光モジュール。
6. 光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けることにより、前記切り込みで区切られた一方の光導波路が前記引き出し光導波路となるようにした導波基板と、
   前記発光素子を直にボンディングした電気回路基板とを備え、
   前記切り込みに前記光合分波手段を挿入接着し、
   前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を接着した請求項１に記載の双方向光モジュール。
7. 光導波路を埋め込み、この光導波路に直交する互いに平行な第１及び第２の切り込みを少なくとも前記光導波路のコアが通過する位置まで斜めに設けた導波基板と、
   前記発光素子を直にボンディングした第１の電気回路基板と、
   前記受光素子を直にボンディングした第２の電気回路基板とを更に備え、
   前記第１の切り込みに前記光合分波手段が挿入接着され、
   前記第２の切り込みに前記全反射素子が挿入接着され、
   前記光合分波手段の近傍の前記導波基板に前記発光素子を接着し、
   前記全反射素子の近傍の前記導波基板に前記受光素子を接着した請求項４に記載の双方向光モジュール。
8. 前記第１及び第２の電気回路基板は、同一の電気回路基板である請求項７に記載の双方向光モジュール。
9. 前記発光素子は、レーザダイオードである請求項１から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
10. 前記光導波路は光ファイバである請求項１から９のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
11. 前記光導波路は、前記導波基板に集積された光導波路である請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
12. 前記光導波路は、導波基板に集積された光導波路である請求項１、３、４、８及び９のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
13. 前記電気回路基板に直にボンディングされた前記発光素子の前記導波基板への接着に前記光導波路とほぼ同じ屈折率を有する接着剤を用いる請求項６から８のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
14. 前記導波基板は石英系のガラスからなる請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
15. 前記導波基板はシリコン結晶からなる請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
16. 前記導波基板はポリマーからなる請求項２及び請求項５から７のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
17. 前記光合分波手段が、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号の波長成分を透過させ、前記発光素子が出力する前記送信光信号の波長成分を反射する波長分割多重素子である請求項１から１６のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
18. 前記光合分波手段が、前記引き出し光導波路から入力される前記受信光信号の一部は透過し、前記発光素子が出力する送信光信号の一部は反射するハーフミラー素子である請求項１から１６のいずれか１つに記載の双方向光モジュール。
19. 請求項１から１８のいずれか１つに記載の双方向光モジュールと、
    伝送すべき電気信号を前記双方向光モジュールに含まれる前記発光素子を駆動できる信号に変換する駆動回路と、
    前記双方向光モジュールに含まれる前記受光素子の出力信号を増幅する増幅回路と、
    前記増幅回路の出力信号からデータ信号及びクロック信号を再生する電気回路とを、
    備えた光送受信装置。
20. 請求項１９に記載の光送受信装置と、
    前記の送信すべき電気信号を前記駆動回路に与える手段と、
    前記電気回路が出力する前記データ信号を用いる手段とを備えたことにより、一芯双方向光通信が可能な光伝送システム。
21. 請求項１９に記載の２つの光送受信装置を備え、前記２つの光送受信装置を伝送用光ファイバにより相互に接続し、前記送信光信号と前記受信光信号に異なる波長を用いた光伝送システム。