JP2006343561A - 双方向光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は双方向光通信モジュールに関し、従来に比し光の挿入損失の低減を図り、併せて部品点数の削減により小型化を可能とすると共に、発光素子の光軸調整が容易な複数波の双方向光通信モジュールを提供することを目的とする。
【解決手段】 請求項１に係る双方向光通信モジュールは、複数の発光素子と、複数の受光素子と、光ファイバ接続部と、光ファイバから出射された第一の波長の光のみを第一の受光素子に反射する第一のフィルタと、当該第一のフィルタを透過した第二の波長乃至第ｎ波の波長の光を個別に複数の受光素子に向かって順次反射する複数のフィルタを有する一つのプリズムを備え、複数の発光素子は、光ファイバ接続部に対し入射角度を持って配置され、上記プリズムは光ファイバ接続部と同軸上に配置されて受光素子がプリズムに沿って一列に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子や受光素子，多層膜フィルタ，集光レンズ，プリズム等を用いた光通信等に用いられる複数波の双方向光通信モジュールに関する。

特許文献１または特許文献２に開示されるように、今日、光通信システムに於て、例えば電話通信等の光加入者系システムに双方向光通信モジュールが用いられている。
図２は双方向光通信モジュールの従来構造を示し、この双方向光通信モジュール１は、光ファイバ３と、発光素子（ＬＤ）５を備えたボールレンズ７付きのＬＤ−ＣＡＮ９と、受光素子（ＰＤ）１１を備えたボールレンズ１３付きのＰＤ−ＣＡＮ１５と、多層膜フィルタ１７を金属製の筐体１９で固定した構造になっており、光ファイバ３はフェルール（中子）２１を介して筐体１９に保持されている。

そして、上記双方向光通信モジュール１に、一心の光ファイバ２３がコネクタ２５を介して接続されており、光ファイバ２３を介して送信される光はＬＤ−ＣＡＮ９から光ファイバ３に入射され、光ファイバ２３を介して受信される光は光ファイバ３からＰＤ−ＣＡＮ１５に出射されるようになっている。そして、上記光ファイバ２３に、外部に設置されたＷＤＭカプラ２７が接続されている。

ＷＤＭカプラ２７は、内部にフィルタ２９を挟んで２つのＧｒｉｎレンズ３１，３３が装着されており、例えば、局側から送られてくる双方向通信用の１４９０ｎｍの光と、双方向通信用と異なる非通信用の映像信号に用いられる１５５０ｎｍの光が光ファイバ３５に多重化されて送信されてくると、Ｇｒｉｎレンズ３３は１５５０ｎｍの光のみを光ファイバ３７を介してビデオなどの映像信号受信装置へ射出し、１４９０ｎｍの光のみがＧｒｉｎレンズ３３，フィルタ２９及びＧｒｉｎレンズ３１を透過して、光ファイバ２３から双方向光通信モジュール１に射出するようになっている。

一方、双方向光通信モジュール１から双方向通信用の１３１０ｎｍの光が到来すると、ＷＤＭカプラ２７では、１３１０ｎｍの光がＧｒｉｎレンズ３１，フィルタ２９及びＧｒｉｎレンズ３３を透過して光ファイバ３５から局側へ射出するようになっている。
このように、双方向光通信モジュール１にＷＤＭカプラ２７を光ファイバ２３で接続することで、双方通信用の２波の光とこれらと異なる波長の非通信用の光とに対応することが可能となる。

また、図示しないが、双方向光通信を実現するために二心光通信モジュールを使用する場合にも、外部に設置されたＷＤＭカプラが夫々の光通信モジュールに接続されている。
特開２０００−１８０６７１号公報 特開２００１−２４９２５４号公報

しかし乍ら、上記双方向光通信モジュール１は外部にＷＤＭカプラ２７を接続するため、挿入損失が多く発生する不具合があり、特に複数波では顕著である。
而も、外部にＷＤＭカプラ２７を実装する領域が必要となるため、実装の制約があり小型化が困難であった。
また、双方向光通信モジュール１とＷＤＭカプラ２７を接続する光ファイバ２３や、局側とＷＤＭカプラ２７とを接続する光ファイバ３５、そして、外部装置とＷＤＭカプラ２７とを接続する光ファイバ３７を必要とするため、これらの余長処理が困難であるという問題があった。

更に、双方向光通信モジュール１の他にＷＤＭカプラ２７が必要になるため、部品点数の増加とこれに起因するコストアップという問題があり、また、ＷＤＭカプラ２７を実装しない場合、双方向光通信モジュール１は２波以上通信することができない。
本発明は斯かる実情に鑑み案出されたもので、従来に比し光の挿入損失の低減を図り、併せて部品点数の削減により小型化を可能とすると共に、発光素子の光軸調整が容易な複数波の双方向光通信モジュールを提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するため、請求項１に係る双方向光通信モジュールは、複数の発光素子と、複数の受光素子と、光ファイバ接続部と、光ファイバから出射された第一の波長の光のみを第一の受光素子に反射する第一のフィルタと、当該第一のフィルタを透過した第二の波長乃至第ｎ波の波長の光を個別に複数の受光素子に向かって順次反射する複数のフィルタを有する一つのプリズムを備え、複数の発光素子は、光ファイバ接続部に対し入射角度を持って配置され、上記プリズムは光ファイバ接続部と同軸上に配置されて、受光素子がプリズムに沿って一列に配置されていることを特徴とする。

そして、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の双方向光通信モジュールに於て、複数の発光素子は、光ファイバ接続部への入射角度が等しく配置されていることを特徴とし、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の双方向光通信モジュールに於て、発光素子と受光素子はボールレンズを備え、発光素子側のボールレンズは、発光素子からの光を平行ビームに変えて光ファイバ接続部に入射し、受光素子側のボールレンズは、フィルタで反射した光ファイバからの出射光を受光素子に集光させることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の双方向光通信モジュールに於て、受光側の光路の端部に光吸収物質が実装されていることを特徴とし、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の双方向光通信モジュールに於て、発光素子は、フレキシブル基板に実装されていることを特徴とする。

請求項１乃至請求項３に係る発明によれば、従来例に比し部材の共通化が可能となり、部品点数の削減によるコストダウンが図れると共に、結合回数の減少によって光の挿入損失を低減させることが可能である。そして、従来のＷＤＭカプラが不要となるため、実装領域の制限がなくって小型化された複数波の双方向光通信モジュールの実現が可能となる。

また、複数の発光素子を光ファイバ接続部に対し入射角度を持って配置した構造上、発光素子から射出した光の反射を防ぐことができ、この結果、フィルタを必要とせずに効率よく光ファイバへの集光が可能になると共に、個々に発光素子の光軸調整を行うことが可能となって、多重する毎に難しくなる光軸調整が他の発光素子に影響なく容易に行え、複数波の光デバイスの光学構成が可能となる。

更にまた、本発明は、光ファイバから入ってきた平行波を利用し、プリズムで特定の波長のみを透過させた後反射させて複数の発光素子に夫々ボールレンズで集光させる構造としたので、受光素子を並列することが可能となってこれらの実装が容易になると共に、受信側として複数波の構成が可能となった。
そして、請求項４に係る発明によれば、光吸収物質を実装することで、反射波がなくなって受光素子の受信感度特性が良好となり、請求項５に係る発明によれば、発光素子をフレキシブル基板に実装することで、端子に応力をかけることなく容易に実装できると共に、端子を曲げる必要がないため工数の削減が可能になる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は請求項１乃至請求項５の一実施形態に係る双方向光通信モジュールを示し、本実施形態に係る双方向光通信モジュール４１は、ＳＵＳ等の金属で成形されたブロック状の筐体４３に、発光素子（ＬＤ）４５を備えたボールレンズ４７付きの４個のＬＤ−ＣＡＮ（図１では２個のＬＤ−ＣＡＮが図示されている）４９，５１と、受光素子（ＰＤ）５３を備えたボールレンズ５５付きの４個のＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３と、光ファイバ６５を保持するフェルール６７を具備する光ファイバ接続部６９と、当該光ファイバ接続部６９と同軸上に配置されるプリズム７１を組み付けて構成されている。

而して、光ファイバ接続部６９は所謂ピグテールタイプで、筐体４３に固着された接続部材７３内にフェルール６７を介して光ファイバ６５が保持されており、フェルール６７の先端に光ファバ６５の一端が露出している。そして、光ファイバ６５の他端側に、図示しない一心の光ファイバがアダプタを介して接続されるようになっている。
尚、上述の如きピグテールタイプの光ファイバ接続部６９に代え、光ファイバ接続部を周知のレセプタクルタイプとしてもよい。

図１に示すように上記接続部材７３は、筐体４３の一側面７５側に設けた凹部７７内に挿入固定されている。そして、筐体４３には、当該凹部７７と連通する１つの光路７９が光ファイバ６５と同軸上に設けられると共に、当該光路７９に対し同一角度を以って連通する４本の光路８１が、凹部７７から筐体４３の他側面８３側へ９０°の間隔を開けて放射状に設けられており、各光路８１が開口する筐体４３の他側面８３側に、４個のＬＤ−ＣＡＮ４９，５１を個別に装着する凹部８５が設けられている。

そして、各ＬＤ−ＣＡＮ４９，５１は、筐体４３への組付けに当たり、フェルール６７の先端に露出する光ファバ６５への入射角度がＸ°（例えば８°）となるように個々に光軸調整されて、ＹＡＧレーザーで各凹部８５に溶接固定されており、各ＬＤ−ＣＡＮ４９，５１に備えたボールレンズ４７は、発光素子４５からの光を平行ビームに変えて光ファバ６５に集光させるようになっている。

尚、４個のＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の発光素子４５からは、波長の異なる４波の光が射出される。
また、筐体４３は他側面８３側にブロック状の受光収容部８７が一体的に突設されており、当該受光収容部８７内に前記光路７９が延設されている。そして、この受光収容部８７側の光路７９内に前記プリズム７１が収容されると共に、当該光路７９と連通して受光収容部８７の下部に開口する４個の凹部８９がプリズム７１に沿って横一列に設けられており、前記ＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３は、各凹部８９内に個別に光軸調整を行った後にＵＶ系の接着剤等で仮固定されて、強度確保のためにエポキシ樹脂系の接着剤等で本固定されている。

一方、プリズム７１は、光ファイバ６５から出射された第一の波長の光のみを第一のＰＤ−ＣＡＮ５７の受光素子５３へ向かって反射する第一のフィルタ９１と、当該フィルタ９１を透過した光のうちで第二の波長の光のみを第二のＰＤ−ＣＡＮ５９の受光素子５３に向かって反射する第二のフィルタ９３と、当該フィルタ９３を透過した光のうちで第三の波長の光のみを第三のＰＤ−ＣＡＮ６１の受光素子５３に向かって反射する第三のフィルタ９５と、当該フィルタ９５を透過した光のうちで第四の波長の光を第四のＰＤ−ＣＡＮ６３の受光素子５３に向かって反射する第四のフィルタ９７を備えている。

そして、各ＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３のボールレンズ５５は、各フィルタ９１，９３，９５，９７で反射した光ファイバ６５からの出射光を各受光素子５５に集光させるようになっている。
更に、光路７９の先端部には、第四のフィルタ９７を透過した光を吸収する光吸収物質（例えば、ニッケル−リン（ＮｉＰ）等）９９が実装されており、フィルタ９７を透過した光をこの光吸収物質９９で吸収することにより、その反射波によってＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３の受信感度特性に影響を及ぼさないようになっている。

そして、既述したＬＤ−ＣＡＮ４９，５１はフレキシブル基板１０１に実装されており、斯様にフレキシブル基板１０１を用いることで、ＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の端子１０３に応力をかけることなく容易に実装することが可能である。そして、当該フレキシブル基板１０１は、ＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３を実装した基板１０５に接続されている。

本実施形態に係る双方向光通信モジュール４１はこのように構成されており、既述したように光ファイバ６５の他端側に図示しない一心の光ファイバがアダプタを介して接続されて、局側との間で双方向に送受信可能となる。
そして、４個のＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の発光素子４５から射出された波長の異なる４波の光は、夫々のボールレンズ４７で平行ビームにされて、３次元方向より光路８１を通って光ファイバ６５に入射角度Ｘ°で入射される。

一方、光ファイバ接続部６９に接続された一心の光ファイバを介して波長の異なる４波光が多重化されて送信されてくると、光は光ファイバ６５から光路７９を通ってプリズム７１に射出される。
そして、既述したようにプリズム７１に装着した第一のフィルタ９１は、光ファイバ６５から出射された第一の波長の光のみを第一のＰＤ−ＣＡＮ５７の受光素子５３へ反射し、第二のフィルタ９３は、第一のフィルタ９１を透過した光のうちで第二の波長の光のみを第二のＰＤ−ＣＡＮ５９の受光素子５３へ反射し、以後、第三のフィルタ９５は、第二のフィルタ９３を透過した光のうちで第三の波長の光のみを第三のＰＤ−ＣＡＮ６１の受光素子５３へ反射し、第四のフィルタ９７は、第三のフィルタ９５を透過した光のうちで第四の波長の光のみを第四のＰＤ−ＣＡＮ６１の受光素子５３へ反射する。そして、光路７９の先端部に実装した光吸収物質９９が、第四のフィルタ９７を透過した光を吸収することとなる。

このように本実施形態に係る双方向光通信モジュール４１によれば、ＷＤＭカプラ部分を取り込むことで、表１に示すように図２の従来例に比し部材の共通化が可能となり、部品点数の削減（受信側：８点→５点，送信側：８点→３点）によるコストダウンが可能になると共に、結合回数の減少によって光の挿入損失を低減させることができることとなる。

また、既述したように本実施形態は、４個のＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の発光素子４５から射出された光を３次元方向より入射角度Ｘ°で入射させて反射を防いでいるため、フィルタを必要とせずに効率よく光ファイバ６５への集光が可能となり、送信側として４×ｎ波の構成が可能になると共に、各ＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の組付けに当たり、個々に光軸調整してＹＡＧレーザーで溶接固定する構造上、多重する毎に難しくなる光軸調整が他の発光素子に影響なく容易に行え、複数波の光デバイスの光学構成が可能となる。

更にまた、本実施形態は、光ファイバ６５から入ってきた平行波を利用し、プリズム７１で特定の波長のみを透過させた後反射させて４個の発光素子５３に夫々集光させる構造としたので、ＰＤ−ＣＡＮ５７，５９，６１，６３を並列することが可能となってこれらの実装が容易になると共に、受信側として複数波の構成が可能となった。
而も、既述したようにＷＤＭカプラ部分を双方向光通信モジュール４１に取り込むことで、実装領域の制限がなくって小型化された複数波の双方向光通信モジュールの実現が可能となる。

そして、光路７９の先端部に実装した光吸収物質９９が、第四のフィルタ９７を透過した光を吸収するため、反射波がなくなって受光素子５３の受信感度特性が良好となる。
更に本実施形態は、光ファイバ６５に対し３次元方向より入射角度Ｘ°で光を入射させるＬＤ−ＣＡＮ４９，５１をフレキシブル基板１０１に実装したため、ＬＤ−ＣＡＮ４９，５１の端子１０３に応力をかけることなく容易に実装でき、また、端子１０３を曲げる必要がないことから工数の削減が可能になる。

尚、上記実施形態の双方向光通信モジュール４１は、送信側４波，受信側４波の合計８波の双方向光通信モジュールのシステムに適用可能としたものであるが、本発明の双方向光通信モジュールは、３次元の空間を利用することにより例えば８×ｎ波のシステムにも適用可能である。
また、上記実施形態では、光ファバ６５への入射角度が夫々Ｘ°となるように４個のＬＤ−ＣＡＮ４９，５１を配置したが、異なる入射角度で複数のＬＤ−ＣＡＮを筐体に装着してもよい。

更にまた、上記実施形態はボールレンズによる光結合方法であるが、ボールレンズに限定するものではない。

請求項１乃至請求項５の一実施形態に係る双方向光通信モジュールの断面図である。 従来の双方向光通信モジュールの断面図である。

符号の説明

４１ 双方向光通信モジュール
４３ 筐体
４５ 発光素子
４７，５５ ボールレンズ
４９，５１ ＬＤ−ＣＡＮ
５３ 受光素子
５７，５９，６１，６３ ＰＤ−ＣＡＮ
６５ 光ファイバ
６７ フェルール
６９ 光ファイバ接続部
７１ プリズム
７９，８１ 光路
８７ 受光収容部
９１，９３，９５，９７ フィルタ
９９ 光吸収物質
１０１ フレキシブル基板
１０３ 端子

Claims (5)

1. 複数の発光素子と、
   複数の受光素子と、
   光ファイバ接続部と、
   光ファイバから出射された第一の波長の光のみを第一の受光素子に反射する第一のフィルタと、当該第一のフィルタを透過した第二の波長乃至第ｎ波の波長の光を個別に複数の受光素子に向かって順次反射する複数のフィルタを有する一つのプリズムを備え、
   複数の発光素子は、光ファイバ接続部に対し入射角度を持って配置され、
   上記プリズムは光ファイバ接続部と同軸上に配置されて、受光素子がプリズムに沿って一列に配置されていることを特徴とする双方向光通信モジュール。
2. 複数の発光素子は、光ファイバ接続部への入射角度が等しく配置されていることを特徴とする請求項１に記載の双方向光通信モジュール。
3. 発光素子と受光素子はボールレンズを備え、発光素子側のボールレンズは、発光素子からの光を平行ビームに変えて光ファイバ接続部に入射し、受光素子側のボールレンズは、フィルタで反射した光ファイバからの出射光を受光素子に集光させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の双方向光通信モジュール。
4. 受光側の光路の端部に、光吸収物質が実装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の双方向光通信モジュール。
5. 発光素子は、フレキシブル基板に実装されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の双方向光通信モジュール。
   

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