JPH05333248A - 波長分割多重方式送受信モジュール及びそれを用いた光伝送装置 - Google Patents

波長分割多重方式送受信モジュール及びそれを用いた光伝送装置

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JPH05333248A
JPH05333248A JP4140520A JP14052092A JPH05333248A JP H05333248 A JPH05333248 A JP H05333248A JP 4140520 A JP4140520 A JP 4140520A JP 14052092 A JP14052092 A JP 14052092A JP H05333248 A JPH05333248 A JP H05333248A
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waveguide
transmission
optical
optical fiber
light emitting
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JP4140520A
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Takayuki Kadoi
孝之 門井
Ryuichi Saito
隆一 斉藤
Tomoyuki Nishio
友幸 西尾
Naoto Uetsuka
尚登 上塚
Hiroyuki Kusuyama
裕幸 樟山
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】LD送信部と導波路合分波部の軸ずれ損失許容
量を向上させて導波路型波長分割多重方式送受信モジュ
ールの実装を容易にしかつLDへの戻り光を大幅に減少
させてモジュール特性を向上させる。 【構成】半導体レーザ4と導波路基板8間に、半導体レ
ーザ4からの送信光を平行光にする第1レンズ6と該第
1レンズから出射した光を集光する第2レンズ7とを同
心的に配設し、第2レンズ7の導波路基板8側のレンズ
片端面7a及びこれに対向する導波路基板の端面8aを
鋭角の斜面として両斜面を平行に重ね、導波路基板8に
は、方向性結合器11を形成してその第1ポートを伝送
光ファイバ17に接続すると共に、その第2ポートを導
波路基板8の上記斜面8aに接続する光導波路部12
と、第3ポートを受光素子9に接続する光導波路部14
とを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体レーザ(以下、
LDと称する)等の発光素子及び受光素子を搭載した波
長分割多重方式送受信モジュール及びそれを用いた光伝
送装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光導波路を用いた波長分割多重方
式送受信モジュール(以下、WDMモジュールと称す)
を図5に示す。この図に示すように、WDMモジュール
は、LD送信部21と、低損失で光ファイバとの整合が
良いという特長を有する石英系光導波路を使用した導波
路型合分波部22と、PD受信・伝送ファイバ部23と
により構成され、各構成部であるサブモジュールは、光
軸調整した後YAGレーザで溶接固定される。
【0003】導波路型合分波部22は方向性結合器型合
分波回路により構成され、LD24からの送信光は導波
路型合分波部22のポートからポートに通過し、P
D受信・伝送ファイバ部23の伝送光ファイバ28側に
送られる。逆に、伝送光ファイバ28からの受信光は、
導波路型合分波部22のポートより入射し、方向性結
合器25により導波路26のポート側に移り、PD受
信・伝送ファイバ部23に設けた受光素子たるPD(フ
ォトダイオード)27で受光される。
【0004】尚、この導波路型合分波部22は、LD送
信側の波長が1.55μm、PD受信側の波長が1.3
μmで、図4に示すような合分波波長特性になるように
設計されているため、波長1.55μmのLD送信光が
ポートよりポートへ、波長1.3μmの受信光がポ
ートからポートへ移る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来技術のW
DMモジュールには次のような欠点がある。
【0006】(1) LD送信部21、導波路型合分波部2
2及びPD受信・伝送ファイバ部23の3つのサブモジ
ュール、いわゆる3つのパッケージを必要とするため、
寸法形状が大きくなるばかりでなく構造が複雑である。
【0007】(2) LD24,PD27に裸素子いわゆる
気密封止していない素子を使用すると、3つのパッケー
ジのそれぞれについて気密封止をしなければならない。
【0008】(3) LD送信部21と導波路型合分波部2
2の軸ずれ量が、接続損失増加1dBで約4μmと厳し
いため、実装が困難である。
【0009】(4) LD送信部21の送信光の戻り光の影
響により、LD24のパワーが不安定であり、WDMモ
ジュールの特性に影響する。
【0010】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、実装を容易にしかつモジュール特性を向上さ
せることができる導波路型波長分割多重方式送受信モジ
ュールを提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の波長分割多重方
式送受信モジュールは、所定の波長の光信号を発生する
発光素子と、相手方の送受信モジュールから送信されて
来た光信号を受信する受光素子と、前記送受信光信号を
伝播する光ファイバと、前記発光素子と前記光ファイバ
との間に配置された導波路基板とからなり、該導波路基
板は前記発光素子からの光信号を前記光ファイバへ導く
第1の導波路と、前記光ファイバ側において前記第1導
波路と方向性光結合器を形成するよう前記第1の導波路
と平行に形成されて前記導波路基板の前記発光素子側端
面まで延在する第2の導波路と、該第2の導波路の発光
素子側端面で反射した光信号を前記発光素子の反対側の
導波路基板の端面に設けた前記受光素子へ導く第3の導
波路とから構成されている。
【0012】また、上記モジュールを用いた本発明の光
伝送装置は、第1の送受信モジュールと第2の送受信モ
ジュールとが1本の光ファイバを介して接続され、前記
第1,第2の送受信モジュールはそれぞれ波長の異なる
第1,第2の光信号を送信すると共に、相手方から送信
された光信号を受信するよう構成された波長分割多重光
伝送装置において、前記第1,第2の送受信モジュール
のそれぞれは、所定の波長の光信号を発生する発光素子
と、相手方の送受信モジュールから送信された光信号を
受信する受光素子と、前記発光素子と前記光ファイバと
の間に配置された導波路基板とを有し、該導波路基板は
前記発光素子からの光信号を前記光ファイバへ導く第1
の導波路と、前記光ファイバ側において前記第1の導波
路と方向性光結合器を形成するよう前記第1の導波路と
平行に形成されて前記導波路基板の前記発光素子側端面
まで延在する第2の導波路と、該第2の導波路の発光素
子側端面で反射した光信号を前記発光素子の反対側の導
波路基板の端面に設けた前記受光素子へ導く第3の導波
路とから構成されている。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。
【0014】図1において、箱状のパッケージ1内に
は、第1の台座2と第2の台座3が一直線上に相対向し
て配設されている。第1の台座2は断面L字状に形成さ
れており、その固定基部上には、LD4が配設されると
共に、LD4から第2の台座3に対向する端部側におい
ては、V溝5で位置決めされて円柱状の第1レンズ6が
設けられている。一方、第2の台座3上には、上記台座
2に向いた端部側において、V溝で位置決めされて円柱
状の第2レンズ7が設けられ、更に、この第2レンズ7
に続いて導波路基板8及びPD9が順次設けられてい
る。尚、第1の台座2のL字状起立部にはLDモニタ用
PD10が固定されている。
【0015】第1レンズ6及び第2レンズ7は石英系又
はプラスチックから成り、第1レンズ6はLD4より発
信された平行光とするため、LD4側の片端面が球面加
工されている。一方、第2レンズ7は、この平行光を受
けるように第1レンズ6に一定の距離を置いて且つ同軸
的に配置され、その導波路基板8側の片端面は所定の角
度、ここでは7〜9度で斜めカットまたは斜め研磨され
ている。導波路基板8も石英系又はプラスチックから成
り、上記第1レンズ6及び第2レンズ7に同心的に配置
され、その第2レンズ7に対向する端面は上記第2レン
ズ7の斜面7aとほぼ同一角度で斜めカットまたは斜め
研磨されており、この導波路基板8端面の斜面8aは第
2レンズ7の斜面7aに対し上下に重なるように平行に
置かれている。
【0016】結局、第1レンズ6,第2レンズ7及び導
波路基板8は、LD4及びPD9間を光結合させる一つ
の光学系を3分割したときの3要素に対応しており、こ
の3要素のレンズ相互間に空間光伝送部を形成したもの
となっている。
【0017】導波路基板8は、その第2レンズ7の存在
しない側の端部付近に形成した方向性結合器11と、そ
の方向性結合器11の第2ポート(図3のポートに対
応)と接続され斜面8aに開口する光導波路部12と、
第3ポート(図3のポートに対応)から斜面8aまで
続く光導波路部13と、斜面8aを反斜面として光導波
路部13と連続し斜面8aからPD9まで続く光導波路
部14とを有する。この導波路基板8の方向性結合器1
1の第1ポート(図3のポートに対応)には、伝送
光ファイバ17が接続される。
【0018】尚、15は第1の台座2が搭載しているL
D4,LDモータ用PD10又は第2の台座3が搭載し
ているPD9に対する電気的接続用のワイヤであり、パ
ッケージ1の底面を貫く電極用ピン16と接続される。
また、各部品を実装した後、パッケージ1を窒素雰囲気
に置いて、蓋(図示せず)を半田付、溶接等によりパッ
ケージ1の開口部に固定して、密閉する。
【0019】まず、LD4より発信された送信光は、片
端を球面加工した第1レンズ6によりほぼ平行光とさ
れ、第2レンズ16で集光され、その導波路基板8側の
端面の斜面7aより出射し、これに平行な斜面8aより
導波路基板8に入射する。そして、光導波路部12より
方向性結合器11を経て伝送光ファイバ17に入射し、
伝送される。一方、伝送光ファイバ17側より入射した
光は、導波路基板8に入射した際、方向性結合器11に
よりPD側の導波路部13に光が移動し、斜面8aでの
反射後光導波路部14を通ってPD7に受光される。
【0020】この場合、第1レンズ6はLD側端面が球
面加工され、第2レンズ7の導波路基板側端面とこれに
接触する導波路基板端面とは7〜9度という鋭角で斜め
カットされているため、第1レンズ6,第2レンズ7及
び導波路基板8から成る光学系において生じるLD4へ
の戻り光は非常に少ない。また、LD4の送信光を2個
のレンズ6,7による空間光伝送部を用いて導波路基板
8に集光させているので、LD送信部と導波路合分波部
の軸ずれ許容量が増大し、実装が容易になる。
【0021】光ファイバ気密封止部18は、図2に示す
ように、パッケージ1を外側へ凸に突出させた中空円筒
部1b内に低融点ガラス18aを封入する。なお中空円
筒部1bの端面は、低融点ガラス18aを封入し易くす
るために、斜めにカットされている。中空円筒部1bの
外周には、半割スリーブ18bが被せられ、その内側に
は紫外線硬化型のエポキシ樹脂等のプラスチック18d
が充填される。そして、半割スリーブ18bの外周には
保護のためゴムブーツ18dが被せられる。
【0022】なお、図1に示した実施例では、LD4よ
り発振され光導波路部12に導かれた送信光が、伝送用
光ファイバ17と接続する端面で結合損失を生じこの損
失分が迷光となりフォトダイオード9に検出されたり、
伝送用光ファイバ17を伝わってきた受信光も同様に導
波路8端面で迷光を生じたりして、送受信間のアイソレ
ーションが悪くなる虞れがある。このような迷光による
アイソレーションの悪化は、例えば図2に示すように、
LD4とPD9との間の空間に遮光ブロック19を配置
したり、図3に示すように導波路基板8の方向性結合器
11側の端面20を、PD9を配置した側の端面よりも
突出させることにより防止することができる。
【0023】図4は上記モジュールを使用して波長分割
多重伝送を行う光伝送装置を示す説明図である。
【0024】第1モジュール22aは波長1.31μm
の光を発振するLD4aを備え、その光は第1レンズ6
a、第2レンズ7a、導波路基板8aの光導波路部12
a及び方向性光結合器11aを介してSM(シングルモ
ード)伝送光ファイバ17に入射され、第2モジュール
22bへ伝送される。そして導波路基板8bへ入射され
た波長1.31μmの光は導波路基板8bの方向性光結
合部11bで光導波路部13b側へ導かれ、導波路基板
8bの一端面まで進行したところで光導波路部14bへ
反射しPD9bへ入射される。また、第2モジュール2
2bは波長1.55μmの光を発振するLD4bを備
え、その光は第1レンズ6b、第2レンズ7b、導波路
基板8bの光導波路部12b及び方向性光結合部11b
を介して伝送光ファイバ17に入射され、第1モジュー
ル22aへ伝送される。そして導波路基板8aへ入射さ
れた波長1.55μmの光は導波路基板8aの方向性光
結合部11aで光導波路部13a側へ導かれ、導波路基
板8aの一端面まで進行したところで光導波路部14a
へ反射し、PD9aへ入射される。
【0025】このように光伝送装置を構成することによ
り、従来よりも優れた波長分割多重伝送が可能になる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によればモジ
ュールの実装が容易となり、かつモジュール特性が向上
し、もって従来よりも優れた波長分割多重伝送が可能と
なる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のWDMモジュールの一実施例を示す斜
視図。
【図2】本発明のWDMモジュールの他の実施例を示す
斜視図。
【図3】本発明のWDMモジュールに実装される導波路
基板の一例を示す平面図。
【図4】本発明の波長分割多重伝送装置の一実施例を示
す説明図。
【図5】従来の導波路型波長分割多重方式送受信モジュ
ールの一例を示す斜視図。
【図6】図3の導波路型合分波部の合分波特性を示す
図。
【符号の説明】
1 パッケージ 2 第1の台座 3 第2の台座 4 LD(半導体レーザ) 5 V溝 6 第1レンズ 7 第2レンズ 7a 斜面 8 導波路基板 8a 斜面 9 PD(フォトダイオード) 10 LDモニタ用PD 11 方向性結合器 12 光導波路部 13,14 光導波路部 15 電気的接続用のワイヤ 16 電極用ピン 17 伝送光ファイバ 18 光ファイバ気密封止部
フロントページの続き (72)発明者 上塚 尚登 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内 (72)発明者 樟山 裕幸 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定の波長の光信号を発生する発光素子
    と、相手方の送受信モジュールから送信されて来た光信
    号を受信する受光素子と、前記送受信光信号を伝播する
    光ファイバと、前記発光素子と前記光ファイバとの間に
    配置された導波路基板とからなり、該導波路基板は前記
    発光素子からの光信号を前記光ファイバへ導く第1の導
    波路と、前記光ファイバ側において前記第1の導波路と
    方向性光結合器を形成するよう前記第1の導波路と平行
    に形成されて前記導波路基板の前記発光素子側端面まで
    延在する第2の導波路と、該第2の導波路の発光素子側
    端面で反射した光信号を前記発光素子の反対側の導波路
    基板の端面に設けた前記受光素子へ導く第三の導波路と
    から構成されていることを特徴とする送受信モジュー
    ル。
  2. 【請求項2】前記発光素子、前記受光素子及び前記導波
    路基板が一つの筐体内に収容され、前記光ファイバを導
    入する前記筐体の光ファイバ導入部が気密封止されてい
    るものである請求項4記載の送受信モジュール。
  3. 【請求項3】前記光ファイバ導入部が、前記筐体の外側
    へ凸に突出した中空円筒部と、該中空円筒部内に充填さ
    れた低融点ガラスと、前記中空円筒部を覆うスリーブ
    と、該スリーブ内に充填されたプラスチックから構成さ
    れているものである請求項5記載の送受信モジュール。
  4. 【請求項4】前記光ファイバと光学的に接続される前記
    導波路基板の端面が前記受光素子が配置された前記導波
    路基板の端面より前記光ファイバ側へ凸に突出している
    ものである請求項4記載の送受信モジュール。
  5. 【請求項5】前記筐体内の前記発光素子と前記受光素子
    との間の空間に遮光体を設けたものである送受信モジュ
    ール。
  6. 【請求項6】第1の送受信モジュールと第2の送受信モ
    ジュールとが1本の光ファイバを介して接続され、前記
    第1,第2の送受信モジュールはそれぞれ波長の異なる
    第1,第2の光信号を送信すると共に、相手方から送信
    された光信号を受信するよう構成された波長分割多重光
    伝送装置において、前記第1,第2の送受信モジュール
    のそれぞれは、所定の波長の光信号を発生する発光素子
    と、相手方の送受信モジュールから送信された光信号を
    受信する受光素子と、前記発光素子と前記光ファイバと
    の間に配置された導波路基板とを有し、該導波路基板は
    前記発光素子からの光信号を前記光ファイバへ導く第1
    の導波路と、前記光ファイバ側において前記第1の導波
    路と方向性光結合器を形成するよう前記第1の導波路と
    平行に形成されて前記導波路基板の前記発光素子側端面
    まで延在する第2の導波路と、該第2の導波路の発光素
    子側端面で反射した光信号を前記発光素子の反対側の導
    波路基板の端面に設けた前記受光素子へ導く第3の導波
    路とから構成されていることを特徴とする波長分割多重
    光伝送装置。
  7. 【請求項7】前記第1の送受信モジュール(又は第2の
    送受信モジュール)が1.3μm帯の波長の光信号を送
    信し、前記第2の送受信モジュール(又は第1の送受信
    モジュール)が1.5μm帯の波長の光信号を送信する
    ものである請求項1記載の波長分割多重光伝送装置。
  8. 【請求項8】前記第1の送受信モジュール内の前記導波
    路基板の第1の導波路に前記光ファイバの一端が接続さ
    れ、前記第2の送受信モジュール内の前記導波路基板の
    第2の導波路に前記光ファイバの他端が接続されるもの
    である請求項1又は2記載の波長分割多重光伝送装置。
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