JP2012083424A - Optical module and optical data link - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファイバを用いて光信号を送信、受信、送受信するための光モジュールおよび該光モジュールを用いた光データリンクに関する。 The present invention relates to an optical module for transmitting, receiving, and transmitting / receiving an optical signal using an optical fiber, and an optical data link using the optical module.
光通信に用いられる送信用光モジュールは、レーザダイオード(LD:Laser Diode)からの光を信号光として用いており、この信号光をレンズにより集光して通信用の光ファイバに結合している。受信用光モジュールは、光ファイバを通して送られてきた信号光を、レンズにより集光して受信用のフォトダイオード(PD:photodiode)で受光している。また、1本の光ファイバを用いて前記の送信と受信の双方を行う一心双方向の送受信光モジュールもある。 An optical module for transmission used in optical communication uses light from a laser diode (LD) as signal light, and the signal light is collected by a lens and coupled to a communication optical fiber. . The receiving optical module collects the signal light transmitted through the optical fiber with a lens and receives it with a receiving photodiode (PD). There is also a single-fiber bidirectional transmission / reception optical module that performs both transmission and reception using a single optical fiber.
上記の光通信用の光モジュールで、複数の送信用LDや受信用PDを用いて波長の異なる複数の信号光を多重化して送受信する場合、LD、PD等の光素子と光ファイバとの光路系に、光アイソレータやプリズム、あるいは、波長分波フィルタ(以下、WDMフィルタという)等が配される。このような光モジュールでは光路長が長くなり、1つのレンズを用いて焦光位置と作動距離を調整設定することが難しくなってきている。 In the optical module for optical communication described above, when a plurality of signal lights having different wavelengths are multiplexed and transmitted / received using a plurality of transmission LDs and reception PDs, an optical path between an optical element such as an LD or PD and an optical fiber In the system, an optical isolator, a prism, a wavelength demultiplexing filter (hereinafter referred to as a WDM filter), or the like is arranged. In such an optical module, the optical path length becomes long, and it is difficult to adjust and set the focal position and the working distance using one lens.
このため、2つの光学レンズを用い、そのうちの一方にコリメートレンズを使用して平行ビームで光結合させて、所定の光路長が確保できるようにしている。また、2つの集光レンズを用い、両レンズの結像位置(集光位置)を一致させて光結合させて、所定の光路長が得られるようにしている(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, two optical lenses are used, and a collimating lens is used for one of them and optically coupled with a parallel beam so that a predetermined optical path length can be secured. In addition, two condensing lenses are used, and the imaging positions (condensing positions) of both lenses are matched and optically coupled to obtain a predetermined optical path length (see, for example, Patent Document 1).
図13は、2つのLDを用いて波長の異なる2種類の信号光の送信と、1つのPDを用いて所定の波長の信号光を受信する送受信用の光モジュールにおいて、2つのレンズを用いそれぞれの光路系を平行ビームとして構成した例である。この光モジュール100は、筐体101の一方の端部に光ファイバ102を収容保持するスリーブ106を固定し、反対側の端部に第1のLD103を実装した第1の送信ユニット107を固定し、筐体101の側面に第2のLD104を実装した第2の送信ユニット108を固定し、筐体101の反対側の側面にPD105を実装した受信ユニット109を固定したものである。
FIG. 13 shows two optical signals for transmission / reception that transmit two types of signal light having different wavelengths using two LDs and receive signal light of a predetermined wavelength using one PD. This is an example in which the optical path system is configured as a parallel beam. In this
筐体101内には、光ファイバ102のファイバ端102aに集光位置をもつ第1のレンズ(例えば、コリメートレンズ)111を固定的に配し、第1の送信ユニット107内のLD103に集光位置をもつ第2のレンズ112aを配し、第1のレンズ111と第2のレンズ112aとは平行ビームで光結合される。そして、LD103からの信号光(波長λ1)は、レンズ111とレンズ112aの間に配された第2のWDMフィルタ114、光アイソレータ115、第1のWDMフィルタ113を透過して、ファイバ端102aに入射される。
A first lens (for example, a collimating lens) 111 having a condensing position is fixedly arranged in the
また、第2の送信ユニット108内のLD104は、第2の送信ユニット108内に配された第2のレンズ(集光レンズ)112bと平行ビームで光結合される。そして、LD104からの信号光(波長λ2)は、第2のWDMフィルタ114で反射され、光アイソレータ115、第1のWDMフィルタ113を透過してファイバ端102aに入射される。また、受信ユニット109内のPD105は、受信ユニット109内に配された第2のレンズ(集光レンズ)112cと平行ビームで光結合される。そして、PD105には、ファイバ端102aからの信号光(波長λ3)が第1のWDMフィルタ115で反射されて入射される。
Further, the LD 104 in the
第2のレンズ112a〜112cは、それぞれのユニット内に保持固定され、各ユニットの取付け時に筐体101の取付面に対する取付位置を調整することで調心され、光軸が固定される。先ずは、第1のレンズ111と光ファイバ102を収容保持するスリーブ106との位置調整が行われ、ファイバ端102aが位置決めされる。ファイバ端102aと第1のLD103との調心は、第1の送信ユニット107の位置調整(x,y)により行われる。ファイバ端102aと第2のLD104との調心は、第2の送信ユニット108の位置調整(x,y)により行われる。ファイバ端102aとPD105との調心は、受信ユニット109の位置調整(x,y)により行われる。
The
しかしながら、上記の平行ビームによるファイバ端と各レンズとの光結合は、光軸と直交する横方向の位置ずれ(x、y)による結合損失が大きく、結合損失を0.2dB以下に抑えるには、位置ずれが±3μm以下の高精度の調心が必要とされ、調整が難しく労力を要する。そこで、特許文献1に開示の2組のレンズを集光レンズで構成する方法についての以下の検討を行った。
However, the optical coupling between the fiber end and each lens by the parallel beam described above has a large coupling loss due to a lateral displacement (x, y) orthogonal to the optical axis, and the coupling loss can be suppressed to 0.2 dB or less. , High-precision alignment with a positional deviation of ± 3 μm or less is required, making adjustment difficult and labor intensive. Then, the following examination about the method of comprising two sets of lenses indicated by
図11は、2つの集光レンズを用いた際に、組立て時の光ファイバとレンズの位置ずれ(光軸と直交するx、y方向の位置ずれ)による光結合の結合損失の試験結果を示す図である。試験には、図11(A)に示すように、第1の集光レンズと第2の集光レンズの離間距離を5.13mm、第1の集光レンズとファイバ端とのワークディスタンスを2.84mm、第2の集光レンズとLDとのワークディスタンスを0.27mmとした。そして、第1の集光レンズを光軸と直交するx,y方向に位置ずれさせて、各位置での結合損失を測定した。この結果、図11(B)に示すように、位置ずれが±50μm以下で結合損失が0.6dB以下となり、位置ずれが±30μm以下で結合損失が0.2dB以下であった。 FIG. 11 shows a test result of coupling loss of optical coupling due to misalignment between the optical fiber and the lens during assembly (position misalignment in x and y directions perpendicular to the optical axis) when two condenser lenses are used. FIG. In the test, as shown in FIG. 11A, the separation distance between the first condenser lens and the second condenser lens is 5.13 mm, and the work distance between the first condenser lens and the fiber end is two. The work distance between the second condenser lens and the LD was 0.84 mm and 0.27 mm. Then, the first condenser lens was displaced in the x and y directions perpendicular to the optical axis, and the coupling loss at each position was measured. As a result, as shown in FIG. 11B, the positional deviation was ± 50 μm or less, the coupling loss was 0.6 dB or less, the positional deviation was ± 30 μm or less, and the coupling loss was 0.2 dB or less.
一方、図12は、図13で説明した平行ビームによる組立て時の光ファイバとレンズの位置ずれ(光軸と直交するx、y方向の位置ずれ)による光結合の結合損失の試験結果を示す図である。試験には、図12(A)に示すように、コリメートレンズと対物レンズの離間距離を5.0mm、コリメートレンズとファイバ端とのワークディスタンスを1.762mm、対物レンズとLDとのワークディスタンスを0.297mmとした。そして、コリメートレンズを光軸と直交するx,y方向に位置ずれさせて、各位置での結合損失を測定した。この結果、図12(B)に示すように、位置ずれが±5μm以下で結合損失が0.5dB以下となり、位置ずれが±3μm以下で結合損失が0.2dB以下であった。 On the other hand, FIG. 12 is a diagram showing a test result of coupling loss of optical coupling due to positional deviation between the optical fiber and the lens (positional deviation in the x and y directions perpendicular to the optical axis) during assembly by the parallel beam described in FIG. It is. In the test, as shown in FIG. 12A, the separation distance between the collimating lens and the objective lens is 5.0 mm, the work distance between the collimating lens and the fiber end is 1.762 mm, and the work distance between the objective lens and the LD is It was set to 0.297 mm. Then, the collimating lens was displaced in the x and y directions orthogonal to the optical axis, and the coupling loss at each position was measured. As a result, as shown in FIG. 12B, the positional deviation was ± 5 μm or less, the coupling loss was 0.5 dB or less, the positional deviation was ± 3 μm or less, and the coupling loss was 0.2 dB or less.
上記の結果から、2つの集光レンズを用いて光ファイバと光素子を光結合させることにより、平行ビームにより光結合した2つのレンズを用いる場合と比べて、同程度の結合損失とするのに、そのトレランスを一桁上げることができる。このため、各ユニット間を結合固定するのに調整が容易となり、製造の作業性を高めることができる。 From the above results, the optical fiber and the optical element are optically coupled using two condensing lenses, so that the coupling loss is comparable to that in the case of using two lenses optically coupled by parallel beams. , That tolerance can be increased by an order of magnitude. For this reason, adjustment is facilitated for coupling and fixing the units, and the workability of manufacturing can be improved.
しかしながら、2つの集光レンズを光結合させるビームウエスト位置は、光モジュール本体を構成する筐体内にある。このため、送受信ユニットのXY方向の軸ずれの調整は容易になるとしても、光軸方向のZ方向の調整が難しくなる。PDを搭載した受信ユニットにおいてはZ方向の調整は省略できるとしても、LDを搭載した送信ユニットにおいては、効率よく信号光を光ファイバに送出するには、Z方向の調整は欠かすことができない。 However, the beam waist position for optically coupling the two condensing lenses is in the casing constituting the optical module main body. This makes it difficult to adjust the optical axis direction in the Z direction, even though it is easy to adjust the axial deviation of the transmission / reception unit in the X and Y directions. In the receiving unit equipped with the PD, adjustment in the Z direction can be omitted, but in the transmitting unit equipped with the LD, adjustment in the Z direction is indispensable for efficiently transmitting the signal light to the optical fiber.
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、適切な調整許容量で軸ずれの調整を可能とすると共に、光軸方向の調整も容易に行える光モジュールおよび該光モジュールを用いた光データリンクの提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances. An optical module that enables adjustment of an axis deviation with an appropriate adjustment allowance and can easily adjust the optical axis direction, and an optical module using the optical module. The purpose is to provide a data link.
本発明による光モジュールは、光ファイバと少なくとも1つの光素子とを、光学レンズを介して光結合した光モジュールで、光ファイバと光学的に結合される第1の集光レンズが実装された集光ユニットと、少なくとも第2の集光レンズが実装された送信ユニットとからなる。第1の集光レンズの一方のビームウエスト位置は光ファイバとの光結合面とされ、他方のビームウエスト位置は、送信ユニットが結合固定される集光ユニットの筐体の接合固定面とされ、第1の集光レンズと第2の集光レンズは、筐体の接合固定面の光透過孔を経て光結合される。 An optical module according to the present invention is an optical module in which an optical fiber and at least one optical element are optically coupled via an optical lens, and a first condenser lens that is optically coupled to the optical fiber is mounted thereon. It comprises an optical unit and a transmission unit on which at least a second condenser lens is mounted. One beam waist position of the first condenser lens is an optical coupling surface with the optical fiber, and the other beam waist position is a joint fixing surface of the housing of the condenser unit to which the transmission unit is coupled and fixed. The first condensing lens and the second condensing lens are optically coupled through the light transmission hole of the joint fixing surface of the housing.
また、本発明による光モジュールは、送信ユニットの他に、受信ユニットを備えたものとすることができる。前記の第1の集光レンズの像倍率は、例えば、等倍とされる。そして、送信ユニット内の第2の集光レンズと光ファイバ間の光路中に光アイソレータを配し、また、集光ユニット内に波長分波フィルタを配したものとすることができる。
また、上記の光モジュールを用いて、光データリンクを構成することができる。
In addition, the optical module according to the present invention may include a receiving unit in addition to the transmitting unit. The image magnification of the first condenser lens is, for example, equal magnification. Then, an optical isolator may be disposed in the optical path between the second condensing lens and the optical fiber in the transmission unit, and a wavelength demultiplexing filter may be disposed in the condensing unit.
Further, an optical data link can be configured using the above optical module.
本発明によれば、光ファイバと集光レンズの横方向の位置ずれによる結合損失を0.2dB以下に抑えるには、±30μm以下の精度でよく、平行ビームで光結合させるときと比べて調心精度が低く、調整作業が容易となる。また、第1の集光レンズのビームウエスト位置が送信ユニットの接合固定面であるため、光結合位置が明確で光軸方向の調整も容易に行うことができる。 According to the present invention, in order to suppress the coupling loss due to the lateral displacement of the optical fiber and the condensing lens to 0.2 dB or less, the accuracy is ± 30 μm or less, which is compared with the case of optical coupling with a parallel beam. The center accuracy is low and the adjustment work becomes easy. Further, since the beam waist position of the first condenser lens is the joint fixing surface of the transmission unit, the optical coupling position is clear and the adjustment in the optical axis direction can be easily performed.
本発明による光モジュールの概略を説明する。図1〜図5は、1以上の送信ユニットのみを備えた送信用の光モジュールの例を示す図である。図中、10a〜10eは光モジュール、11は筐体、11a〜11eは光透過孔、12a〜12dは接合固定面、13は光ファイバ、13aは光ファイバ端、14a〜14dはLD(波長λa〜λd)、16はスリーブ、17a〜17dは送信ユニット、18はジョイントスリーブ、21は第1の集光レンズ、22a〜22dは第2の集光レンズ、23は光アイソレータ、24a〜24cは波長分波フィルタ(WDMフィルタ)を示す。 An outline of an optical module according to the present invention will be described. 1 to 5 are diagrams showing examples of an optical module for transmission provided with only one or more transmission units. In the figure, 10a to 10e are optical modules, 11 is a housing, 11a to 11e are light transmission holes, 12a to 12d are joint fixing surfaces, 13 is an optical fiber, 13a is an optical fiber end, and 14a to 14d are LDs (wavelength λa). ~ Λd), 16 is a sleeve, 17a to 17d are transmission units, 18 is a joint sleeve, 21 is a first condenser lens, 22a to 22d are second condenser lenses, 23 is an optical isolator, and 24a to 24c are wavelengths. A demultiplexing filter (WDM filter) is shown.
図1は、本発明による光モジュールの最もシンプルな基本形態を示す図で、1本の光ファイバと1つの送信ユニットからなる送信用の光モジュールの例である。
この光モジュール10aは、集光ユニットを構成する筐体11の一方の端部に、光ファイバ13を収容保持するスリーブ16を接合固定し、反対側の端部に波長λaの信号光を発光するLD14aが実装された送信ユニット17aを接合固定してなる。筐体11内には、光ファイバ13の光ファイバ端13aに一方のビームウエスト位置をもつ第1の集光レンズ21が配され、光透過孔11eを経て光結合される。第1の集光レンズ21の他方のビームウエスト位置は、送信ユニット17aが接合固定される接合固定面12aになるように設定される。
FIG. 1 is a diagram showing the simplest basic form of an optical module according to the present invention, which is an example of an optical module for transmission comprising one optical fiber and one transmission unit.
In this
送信ユニット17a内には、第2の集光レンズ22aが配され、一方のビームウエスト位置がLD14aの発光部に位置し、他方のビームウエスト位置は、送信ユニット17aが接合固定面12aに固定された状態で、接合固定面12aの近傍に位置するように設定される。そして、第2の集光レンズ22aは、接合固定面12aにビームウエスト位置を有する第1の集光レンズ21と、接合固定面12aを含むように設けた光透過孔11aを通して光結合される。
A
光ファイバ端13aとLD14a間の光路中には、光アイソレータ23が配置されていることが望ましい。光アイソレータ23は、光ファイバ端13aとLD14a間の光路中であれば、どの位置に配してもよい。例えば、筐体11内で第1の集光レンズ21と送信ユニット17aとの間以外に、鎖線で示すように、送信ユニット17a内の光路中、光ファイバ端13aと第1の集光レンズ21間の光路中に配することができる。
It is desirable that an
筐体11は金属製で、第1の集光レンズ21は、筐体11内の所定位置に嵌め込み等により物理的に固定される。第1の集光レンズ21は、例えば、像倍率が「1」で筐体11の中央部付近に設置され、筐体11の一方の端部に光ファイバ13を収容保持するスリーブ16が接合固定される。スリーブ16は、筐体11の端部の取付端面上で(x、y)方向に調整(または調整せずに物理的に位置決め)されて固定(接着あるいは溶接)される。なお、光ファイバ13の光軸は、レンズ中心に対して、所定量オフセットさせる設定もある。
The
上記のように筐体11に、スリーブ16、第1の集光レンズ21、光アイソレータ等を取付けて集光ユニットとされた後、筐体11の他方の端部に送信ユニット17aが接合固定される。送信ユニット17a内に配される第2の集光レンズ22aは、例えば、像倍率が「6」の非球面レンズで形成され、LD14aとのワークディスタンス(WD)が0.25mm程度としたものが用いられる。この送信ユニット17aは、ジョイントスリーブ18を用いて、光軸方向のz方向の調整を行い、筐体11の接合固定面12aで(x、y)方向に調整して調心する。この調心には、LD14aを発光させて光ファイバ13からの出力を検出して行うことができる。
As described above, the
この場合、第1の集光レンズ21のビームウエスト位置は、第1の集光レンズ21の実装で接合固定面12aになるように設定されている。したがって、送信ユニット17a内に実装されている第2の集光レンズ22aのビームウエスト位置は、接合固定面12aを基準にして行えばよく、上述したx,y,z方向の調心は、位置合わせする相手側の位置が決まっているため、精度よく且つ容易に行うことができる。なお、筐体11と送信ユニット17aとは、調心後に樹脂により接着固定もしくはYAGレーザや抵抗溶接により溶接固定される。
In this case, the beam waist position of the
上記構成の光モジュール10aは、LD14aからの信号光(波長λa)が、光路中に配された光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。
本例の光モジュールによれば、光ファイバ13と送信ユニット17a(第2の集光レンズ22a)との位置ずれにより結合損失増を小さくすることができる。その位置ずれが±30μm以内であれば、結合損失は0.2dB以内に抑えることができる。なお、図13の平行レンズによる場合は、結合損失を0.2dB以内に抑えるには、位置ずれを±3μm以下とする必要がある。
In the
According to the optical module of this example, the increase in coupling loss can be reduced by the positional deviation between the
図2は、1本の光ファイバと、波長の異なる信号光を発生させる2つの送信ユニットからなる送信用の光モジュールの例で、図1の光モジュール10aに対して、送信ユニット17aとは別に、送信波長が異なる送信ユニット17bを筐体11の側面に接合固定したものである。本例の光モジュール10bは、図1の例と同様に、筐体11の一方の端部に光ファイバ13を収容保持するスリーブ16を接合固定し、反対側の端部に波長λaの信号光を発光するLD14aを実装した送信ユニット17aを接合固定してなる。そして、筐体11の側面に波長λbの信号光を発光するLD14bを実装した送信ユニット17bが接合固定される。筐体11内の光路中には、光アイソレータ23、WDMフィルタ24aが配される。
FIG. 2 shows an example of an optical module for transmission composed of one optical fiber and two transmission units for generating signal lights having different wavelengths. The
光アイソレータ23は、本例においても、光ファイバ端13aとLD14aおよびLD14b間の光路中であれば、どの位置に配してもよい。例えば、第1の集光レンズ21とWDMフィルタ24aとの間以外に、鎖線で示すように、光ファイバ端12aと第1の集光レンズ21間の光路中に配することができる。また、送信ユニット17a内と送信ユニット17b内とに、それぞれ個別に配するようにしてもよい。
Also in this example, the
第1の集光レンズ21の光路は、WDMフィルタ24aを透過して送信ユニット17a方向に向かうものと、WDMフィルタ24aにより90°曲げられて送信ユニット17b方向に向かうものとに分岐され、そのビームウエスト位置は、それぞれの接合固定面12aと12bに設定される。送信ユニット17b内には、図1で説明した送信ユニット17aと同様に第2の集光レンズ22bが配され、一方のビームウエスト位置がLD14bの発光部に位置し、他方のビームウエスト位置は、送信ユニット17bが筐体11の接合固定面12bに接合固定された状態で、接合固定面12bの近傍に位置するように設定される。
The optical path of the
送信ユニット17b内に配される集光レンズ22bは、例えば、像倍率が「3」の非球面レンズで形成され、LD14bとのワークディスタンス(WD)が0.45mm程度としたものが用いられる。この送信ユニット17bは、送信ユニット17aと同様にジョイントスリーブ18を用いて、光軸方向のz方向の調整を行い、筐体11の側面の平坦にされた接合固定面12bで(x、y)方向に調整して調心し、接着もしくは溶接により固定する。この調心には、LD14bを発光させて光ファイバ13からの出力を検出して行うことができる。
The condensing
送信ユニット17aは、図1で説明したように第1の集光レンズ21と第2の集光レンズ22aの互いのビームビームウエスト位置で光透過孔11aを通して光結合され、送信ユニット17bも同様に第1の集光レンズ21と第2の集光レンズ22bの互いのビームビームウエスト位置で光透過孔11bを通して光結合される。そして、LD14aからの信号光(波長λa)は、光路中に配されたWDMフィルタ24aと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射され、LD14bからの信号光(波長λb)は、光路中に配されたWDMフィルタ24aで反射され、光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。
The
図3は、図2の例と同様に、1本の光ファイバと、波長の異なる信号光を発生させる2つのLDからなる送信用の光モジュールの例である。本例は、送信ユニット17bと17cを筐体11の側面に対向的に配し、筐体11の軸方向の長さ寸法を短縮した送信用の光モジュール10cとして構成するものである。本例の光モジュール10cは、図2の例と同様に、筐体11の一方の端部に光ファイバ13を収容保持するスリーブ16を接合固定し、筐体11の一方の側面に波長λbの信号光を発光するLD14bを実装した送信ユニット17bが接合固定される。
FIG. 3 is an example of a transmission optical module including one optical fiber and two LDs that generate signal lights having different wavelengths, as in the example of FIG. In this example, the
そして、反対側の側面には波長λcの信号光を発光するLD14cを実装した送信ユニット17cが接合固定される。筐体11内の光路中には、光アイソレータ23と2つのWDMフィルタ24a,24bが配される。光アイソレータ23は、本例においても、図2の例と同様に光ファイバ端13aとLD14bおよびLD14c間の光路中であれば、どの位置に配してもよい。
A
第1の集光レンズ21の光路は、WDMフィルタ24bを透過してWDMフィルタ24aにより90°曲げられて送信ユニット17b方向に向かうものと、WDMフィルタ24bにより90°曲げられて送信ユニット17c方向に向かうものとに分岐され、そのビームウエスト位置は、それぞれの接合固定面12bと12cに設定される。送信ユニット17c内には、図2で説明した送信ユニット17bと同様に第2の集光レンズ22cが配され、一方のビームウエスト位置がLD14cの発光部に位置し、他方のビームウエスト位置は、送信ユニット17cが筐体11の接合固定面12cに接合固定された状態で、接合固定面12cの近傍に位置するように設定される。
The optical path of the
送信ユニット17cは、送信ユニット17bと同様にジョイントスリーブ18を用いて、光軸方向のz方向の調整を行い、筐体11の側面の平坦にされた接合固定面12cで(x、y)方向に調整して調心し、接着もしくは溶接により固定する。この調心には、LD14cを発光させて光ファイバ13からの出力を検出して行うことができる。
Similarly to the
送信ユニット17bは、図2で説明したように第1の集光レンズ21と第2の集光レンズ22bの互いのビームビームウエスト位置で光透過孔11bを通して光結合され、送信ユニット17cも同様に第1の集光レンズ21と第2の集光レンズ22cの互いのビームビームウエスト位置で光透過孔11cを通して光結合される。そして、LD14bからの信号光(波長λb)は、光路中に配されたWDMフィルタ24aで反射されWDMフィルタ24bと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14cからの信号光(波長λc)は、光路中に配されたWDMフィルタ24bで反射され、光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。
As described with reference to FIG. 2, the
図4は、1本の光ファイバと、波長の異なる信号光を発生させる3つのLDからなる送信用の光モジュールで、図1の光モジュール10aと図3の光モジュールcを組合わせた例である。本例の光モジュール10dは、筐体11の一方の端部に光ファイバ13を収容保持するスリーブ16を接合固定し、反対側の端部に波長λaの信号光を発光するLD14aを実装した送信ユニット17aを接合固定してなる。そして、筐体11の側面に波長λbの信号光を発光するLD14bを実装した送信ユニット17bと波長λcの信号光を発光するLD14cを実装した送信ユニット17cとを対向的に配して接合固定される。
FIG. 4 is an example of a transmission optical module composed of one optical fiber and three LDs that generate signal light having different wavelengths. The
筐体11内の光路中には、図3の例と同様に光アイソレータ23と2つのWDMフィルタ24a,24bが配される。光アイソレータ23は、本例においても、図2の例と同様に光ファイバ端13aとLD14a,LD14c,LD14c間の光路中であれば、どの位置に配してもよい。
In the optical path in the
第1の集光レンズ21の光路は、WDMフィルタ24aと24bを透過して送信ユニット17a方向に向かうものと、WDMフィルタ24bを透過してWDMフィルタ24aにより90°曲げられて送信ユニット17b方向に向かうものと、WDMフィルタ24bにより90°曲げられて送信ユニット17c方向に向かうものとに分岐され、そのビームウエスト位置は、それぞれの接合固定面12a,12b,12cに設定される。送信ユニット17a,17b,17c内には、既に説明したように第2の集光レンズ22a,22b,22cが配され、第1の集光レンズ21とそれぞれの接合固定面でビームウエスト位置で光透過孔11a,11b,11cを通して光結合される。
The optical path of the
それぞれの送信ユニットは、x,y,z方向に調整して調心され、接着もしくは溶接により固定される。そして、LD14aからの信号光(波長λa)は、光路中に配されたWDMフィルタ24a,24bと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14bからの信号光(波長λb)は、WDMフィルタ24aで反射されWDMフィルタ24bと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14cからの信号光(波長λc)は、WDMフィルタ24bで反射され、光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。
Each transmission unit is aligned in the x, y, and z directions and fixed by bonding or welding. The signal light (wavelength λa) from the
図5は、1本の光ファイバと、波長の異なる信号光を発生させる4つのLDからなる送信用の光モジュールで、図4の光モジュール10dに、さらに送信ユニット17dを追加した例である。本例の光モジュール10eは、送信ユニット17a,17b,17cに加えて、波長λdの信号光を発光するLD14dを実装した送信ユニット17dを接合固定する接合固定面12dが形成される。この接合固定面12dは、第1の集光レンズ21のビームウエスト位置が接合固定面12dとなるように、筐体11の壁面位置が変更された形態で示してある。
FIG. 5 shows an example of a transmission optical module composed of one optical fiber and four LDs that generate signal lights having different wavelengths. In this example, a
第1の集光レンズ21の光路は、図4の3方向に加えて、WDMフィルタ24cを追加することで、4方向に分岐される。そのビームウエスト位置は、それぞれの接合固定面12a,12b,12c,12dに設定される。送信ユニット17a,17b,17c,17d内には、第2の集光レンズ22a,22b,22c、22dが配され、第1の集光レンズ21とそれぞれの上記接合固定面でビームウエスト位置で光透過孔11a,11b,11c,11dを通して光結合される。
The optical path of the
それぞれの送信ユニットは、x,y,z方向に調整して調心され、接着もしくは溶接により固定される。そして、LD14aからの信号光(波長λa)は、光路中に配されたWDMフィルタ24a,24b、24cと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14bからの信号光(波長λb)は、WDMフィルタ24aで反射されWDMフィルタ24bと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14cからの信号光(波長λc)は、WDMフィルタ24bで反射され、光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14dからの信号光(波長λd)は、WDMフィルタ24cで反射され、WDMフィルタ24a,24bと光アイソレータ23を透過して光ファイバ端13aに入射される。
Each transmission unit is aligned in the x, y, and z directions and fixed by bonding or welding. Then, the signal light (wavelength λa) from the
図6〜図10は、上述した送信用の光モジュールに、PDを実装した受信ユニットを加えて、1本の光ファイバにより送受信を行うようにした一心双方向の光モジュールとした例である。図中、10f〜10jは光モジュール、15a〜15cはPD(波長λe〜λg)、19a〜19cは受信ユニット、22f,22gは第2の集光レンズ、24d〜24fは波長分波フィルタ(WDMフィルタ)を示す。その他の符号は、図1〜図5で用いたのと同じ符合を用いることで説明を省略する。 FIGS. 6 to 10 are examples of a single-fiber bidirectional optical module in which a receiving unit on which a PD is mounted is added to the above-described optical module for transmission to perform transmission and reception using a single optical fiber. In the figure, 10f to 10j are optical modules, 15a to 15c are PDs (wavelengths λe to λg), 19a to 19c are receiving units, 22f and 22g are second condenser lenses, and 24d to 24f are wavelength demultiplexing filters (WDM). Filter). Description of other reference numerals is omitted by using the same reference numerals as those used in FIGS.
受信ユニットは、送信ユニットと異なり光軸方向の厳密な位置合わせは必要とせず、通常は、z方向の光軸方向については、予め物理的に位置決めされていて、x,y方向の軸ずれのみが調整される。このため、上記した送信ユニットの接合固定で、第1の集光レンズ21のビームウエスト位置が、ユニットの接合固定面となるように設定する必要はない。しかしながら、送信ユニットと同様に受信ユニットにおいても、その接合固定面に第1の集光レンズ21のビームウエスト位置があってもよく、また、光軸方向の調整が行えるようにしてもよい。
Unlike the transmission unit, the receiving unit does not require strict alignment in the optical axis direction. Usually, the optical axis direction in the z direction is physically positioned in advance, and only the axial deviation in the x and y directions is performed. Is adjusted. For this reason, it is not necessary to set the beam waist position of the
図6および図7に示す光モジュール10f、10gは、図4で説明した送信用の光モジュール10dの送信ユニット17cを受信ユニット19aで置き換えた形態に相当するものである。なお、送信ユニット17a、17bとその光路系については、図1〜図4で説明済みであるので、ここではその詳細な説明を省略する。
The
図6に示す光モジュール10fは、波長λeの信号光を受光するPD15aが実装された受信ユニット19aを、筐体11の側面に接合固定してなる。この受信ユニット19aは、ユニット内に集光レンズを有せず、集光ユニットの筐体11内に設置された第1の集光レンズ21により信号光を直接受光する。受信ユニット19aは、筐体11の側面の平坦にされた接合固定面12cで(x、y)方向に調整して調心し、接着もしくは溶接により固定する。この調心には、光ファイバ13からモニタ光を送出させ、PD15aでその出力を検出して行うことができる。
The optical module 10 f shown in FIG. 6 is formed by bonding and fixing a receiving
第1の集光レンズ21の光路中には、受信光を90°曲げて受信ユニット19aに反射させるためのWDMフィルタ24dが配される。また、送信ユニット17aと17bとの光路中には、それぞれのユニットに個別に光アイソレータ23を実装し、筐体11内にはWDMフィルタ24aが実装される。受信ユニット19aでは、光ファイバ端13aからの信号光(波長λe)は、第1の集光レンズ21を経て、光路中に配されたWDMフィルタ24dにより反射されて受光される。なお、LD14aからの信号光(波長λa)は、光路中に配された光アイソレータ23、WDMフィルタ24a,24dを透過して光ファイバ端13aに入射される。LD14bからの信号光(波長λb)は、光アイソレータ23、WDMフィルタ24aで反射されWDMフィルタ24dを透過して光ファイバ端13aに入射される。
In the optical path of the
図7に示す光モジュール10gは、図6に示す光モジュール10fと比べて、光アイソレータ23の設置位置を異ならせた例である。本例では、WDMフィルタ24aと24dの間に、光アイソレータ23を配したもので、図6の例に比べて光アイソレータ23の数を減らすことができる。なお、LD14aからの信号光(波長λa)は、光路中に配されたWDMフィルタ24a,光アイソレータ23、WDMフィルタ24dの順で透過して光ファイバ端13aに入射される。また、LD14bからの信号光(波長λb)も同様に、WDMフィルタ24aで反射された後、光アイソレータ23とWDMフィルタ24dを透過して光ファイバ端13aに入射される。
The
図8に示す光モジュール10hは、図7の光モジュール10gに対して、受信ユニットの構成が異なっている。図6,7の受信ユニット19aは、ユニット内に集光レンズを有しないものが用いられているが、本例の受信ユニット19bは、波長λfの信号光を受光するPD15bが実装され、ユニット内に第2の集光レンズ22fを有している。この第2の集光レンズ22fの一方のビームウエスト位置はPD15bの受光部に位置し、他方のビームウエスト位置は、第1の集光レンズ21のビームウエスト位置に整合するように設定される。
The
受信ユニット19b内に配される第2の集光レンズ22fは、例えば、像倍率が「2」の非球面レンズで形成され、PD15bとのワークディスタンス(WD)が1mm程度としたものが用いられる。この受信ユニット19bも、図6,7の受信ユニット19aと同様に、光軸方向での調整は省略し、筐体11の側面の平坦にされた接合固定面12cで(x、y)方向に調整して調心し、接着もしくは溶接により固定する。この調心には、光ファイバ13からモニタ光を送出させ、PD15bでその出力を検出して行うことができる。なお、この受信ユニット19bでは、光ファイバ端13aからの信号光(波長λf)は、光路中に配されたWDMフィルタ24eにより反射されて、第2の集光レンズ22eにより集光されて受光される。
For example, the
図9,図10は、1本の光ファイバと、信号光を発生させる1つの送信用のLDと、外部からの波長の異なる信号光をそれぞれ受光する2つの受信用のPDを有する送受信の光モジュールの例である。
図9に示す光モジュール10iは、図8の光モジュール10hに対して、送信ユニット17bを受信ユニット19cで置き換えた形態に相当するものである。ただ、光アイソレータ23は、受信ユニット19cの光路中に入らないように送信ユニット17aとWDMフィルタ24aとの間に配される。
9 and 10 show transmission / reception light having one optical fiber, one transmission LD that generates signal light, and two reception PDs that respectively receive signal light having different wavelengths from the outside. It is an example of a module.
The optical module 10i shown in FIG. 9 corresponds to a configuration in which the
受信ユニット19cは、波長λgの信号光を受光するPD15cが実装され、受信ユニット19bと同様にユニット内に第2の集光レンズ22gを有している。この第2の集光レンズ22gの一方のビームウエスト位置はPD15cの受光部に位置し、他方のビームウエスト位置は、第1の集光レンズ21のビームウエスト位置(接合固定面12b)に整合するように設定される。
The receiving
受信ユニット19c内に配される第2の集光レンズ22gは、受信ユニット19bの第2の集光レンズ22fとは、像倍率等の異なるものを用いることができる。また、この受信ユニット19cも、光軸方向での調整は省略し、筐体11の側面の平坦にされた接合固定面12bで(x、y)方向に調整して調心し、接着もしくは溶接により固定する。この調心には、光ファイバ13からモニタ光を送出させ、PD15cでその出力を検出して行うことができる。なお、この受信ユニット19c対しては、光ファイバ端13aからの信号光(波長λg)は、光路中に配されたWDMフィルタ24eを透過し、WDMフィルタ24fにより反射されて、第2の集光レンズ22gにより集光されて受光される。
As the
図10に示す光モジュール10jは、図8の光モジュール10hに対して、送信ユニット17aを受信ユニット19cで置き換えた形態に相当するものである。ただ、光アイソレータ23は、受信ユニット19cの光路中に入らないように送信ユニット17b内に配した形態となっている。受信ユニット19cは、図9で説明したのと同じもので、受信ユニット19bとは異なる波長λgの信号光を受光するのに用いられ、筐体11内の第1の集光レンズ21の延長上に接合固定される。
An optical module 10j illustrated in FIG. 10 corresponds to a configuration in which the
本例では、光ファイバ端13aからの信号光(波長λg)は、光路中に配されたWDMフィルタ24eおよびWDMフィルタ24aを透過し、第2の集光レンズ22gにより集光されて、PD15cで受光される。また、送信ユニット17bは、LD14bからの信号光(波長λb)を、光アイソレータ23を透過し、WDMフィルタ24aで反射され、WDMフィルタ24eを透過して光ファイバ端13aに入射される。
In this example, the signal light (wavelength λg) from the
上述した光モジュールは、光トランシーバ等の光データリンクに搭載することにより、安定に信号光の送受信ができ、信頼性の高い光データリンクを提供することができる。 When the above-described optical module is mounted on an optical data link such as an optical transceiver, signal light can be stably transmitted and received, and a highly reliable optical data link can be provided.
10a〜10j…光モジュール、11…筐体、11a〜11d…光透過孔、12a〜12d…接合固定面、13…光ファイバ、13a…光ファイバ端、14a〜14d…LD(波長λa〜λd)、15…PD(λe〜λg)、16…スリーブ、17a〜17d…送信ユニット、18…ジョイントスリーブ、19a〜19c…受信ユニット、21…第1の集光レンズ、22a〜22g…第2の集光レンズ、23…光アイソレータ、24a〜24f…波長分波フィルタ(WDMフィルタ)。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記光ファイバと光学的に結合される第1の集光レンズが実装された集光ユニットと、少なくとも第2の集光レンズが実装された送信ユニットとからなり、
前記第1の集光レンズの一方のビームウエスト位置が前記光ファイバとの光結合面とされ、他方のビームウエスト位置は、前記送信ユニットが結合固定される前記集光ユニットの筐体の接合固定面とされ、前記第1の集光レンズと前記第2の集光レンズは、前記筐体の前記接合固定面の光透過孔を経て光結合されていることを特徴とする光モジュール。 An optical module in which an optical fiber and at least one optical element are optically coupled via an optical lens,
A condensing unit on which a first condensing lens optically coupled to the optical fiber is mounted, and a transmission unit on which at least a second condensing lens is mounted;
One beam waist position of the first condensing lens is an optical coupling surface with the optical fiber, and the other beam waist position is a joint fixing of the casing of the condensing unit to which the transmission unit is coupled and fixed. An optical module, wherein the first condenser lens and the second condenser lens are optically coupled through a light transmission hole of the joint fixing surface of the housing.
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