JPH06138322A - 光モジュール - Google Patents
光モジュールInfo
- Publication number
- JPH06138322A JPH06138322A JP28566192A JP28566192A JPH06138322A JP H06138322 A JPH06138322 A JP H06138322A JP 28566192 A JP28566192 A JP 28566192A JP 28566192 A JP28566192 A JP 28566192A JP H06138322 A JPH06138322 A JP H06138322A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- substrate
- hologram
- optical
- wavelength
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】小型・低コストで量産性に優れる送受信用光モ
ジュールを提供する。 【構成】ホログラム光学素子（ＨＯＥ）１１は半導体レ
ーザー（ＬＤ）１２とＰＩＮフォトダイオード（ＰＤ）
１３が実装された支持台１４と光ファイバ端末１７の間
に配置される。ＨＯＥ１１は、基板上に形成されたホロ
グラム回折格子１５と基板裏面に形成されたレンズ１６
と干渉膜フィルター１７とを含む。ＬＤ１２からの送信
信号光のうち、レンズ１６により集光されホログラム回
折格子１５を直進する透過光が、光ファイバ１８に入射
し、さらに伝送路に送られる。伝送路からＨＯＥ１１に
届いた受信信号光のうち、ホログラム回折格子１５で回
折された光がＰＤ１３に入射して出力電気信号に変換さ
れる。光ファイバ１９からの別の波長帯の信号光６は、
干渉膜フィルター１７で反射・合波され、光ファイバ１
８から伝送路に送られる。
ジュールを提供する。 【構成】ホログラム光学素子（ＨＯＥ）１１は半導体レ
ーザー（ＬＤ）１２とＰＩＮフォトダイオード（ＰＤ）
１３が実装された支持台１４と光ファイバ端末１７の間
に配置される。ＨＯＥ１１は、基板上に形成されたホロ
グラム回折格子１５と基板裏面に形成されたレンズ１６
と干渉膜フィルター１７とを含む。ＬＤ１２からの送信
信号光のうち、レンズ１６により集光されホログラム回
折格子１５を直進する透過光が、光ファイバ１８に入射
し、さらに伝送路に送られる。伝送路からＨＯＥ１１に
届いた受信信号光のうち、ホログラム回折格子１５で回
折された光がＰＤ１３に入射して出力電気信号に変換さ
れる。光ファイバ１９からの別の波長帯の信号光６は、
干渉膜フィルター１７で反射・合波され、光ファイバ１
８から伝送路に送られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光通信用の光モジュール
に関し、特に波長合分波，発光および受光素子を一体に
集積した光モジュールに関する。
に関し、特に波長合分波，発光および受光素子を一体に
集積した光モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】公衆通信網の分野においては、ＩＳＤＮ
の進展に伴って数１０回線のディジタル電話サービスや
画像情報など大容量の情報伝送が幹線系のみならず末端
の加入者系にまで求められると予想されている。このよ
うな高速・大容量の情報伝送においては、従来のメタリ
ックケーブルによる伝送では間に合わず、光伝送技術の
導入による光加入者系の実現が必須であると考えられ
る。
の進展に伴って数１０回線のディジタル電話サービスや
画像情報など大容量の情報伝送が幹線系のみならず末端
の加入者系にまで求められると予想されている。このよ
うな高速・大容量の情報伝送においては、従来のメタリ
ックケーブルによる伝送では間に合わず、光伝送技術の
導入による光加入者系の実現が必須であると考えられ
る。
【０００３】この光加入者系の実現方式のひとつに同一
波長双方向伝送方式がある。これは局と加入者端末を結
んだ単一の光ファイバで双方向の情報伝送を行ってＮ−
ＩＳＤＮサービスを提供するものである。さらにこのＮ
−ＩＳＤＮに加え、ＣＡＴＶ等の放送モードでの画像情
報伝送を波長多重により実現することも求められてい
る。
波長双方向伝送方式がある。これは局と加入者端末を結
んだ単一の光ファイバで双方向の情報伝送を行ってＮ−
ＩＳＤＮサービスを提供するものである。さらにこのＮ
−ＩＳＤＮに加え、ＣＡＴＶ等の放送モードでの画像情
報伝送を波長多重により実現することも求められてい
る。
【０００４】図６は、上述の波長多重機能を付加した同
一波長双方向伝送方式に用いられる従来の送受信用光モ
ジュールの構成図である。
一波長双方向伝送方式に用いられる従来の送受信用光モ
ジュールの構成図である。
【０００５】この光モジュールは、１．３μｍ帯の送信
信号光４を生じる半導体レーザーモジュール７１と、同
じ１．３μｍ帯の受信信号光を受けるフォトダイオード
モジュール７２と、モジュール７２，７３それぞれのピ
グテイルファイバに接続されたファイバ融着型の３ｄＢ
スプリッター７３と、ファイバ融着型のＷＤＭカップラ
ー７４とからなる。半導体レーザーモジュール７１で光
に変換された１．３μｍ胎の送信信号光４は、３ｄＢス
プリッター７３およびＷＤＭカップラー７４を通って伝
送路に送られる。逆に、伝送路から届いた１．３μｍ帯
の受信信号光５は、ＷＤＭカップラー７４を通過後、３
ｄＢスプリッター７３で２分岐され、その一方がフォト
ダイオードモジュール７２で電気信号に変換される。ま
た波長多重される１．５５μｍ帯の信号光６はＷＤＭカ
ップラー７４で合分波されて伝送路に接続される。
信号光４を生じる半導体レーザーモジュール７１と、同
じ１．３μｍ帯の受信信号光を受けるフォトダイオード
モジュール７２と、モジュール７２，７３それぞれのピ
グテイルファイバに接続されたファイバ融着型の３ｄＢ
スプリッター７３と、ファイバ融着型のＷＤＭカップラ
ー７４とからなる。半導体レーザーモジュール７１で光
に変換された１．３μｍ胎の送信信号光４は、３ｄＢス
プリッター７３およびＷＤＭカップラー７４を通って伝
送路に送られる。逆に、伝送路から届いた１．３μｍ帯
の受信信号光５は、ＷＤＭカップラー７４を通過後、３
ｄＢスプリッター７３で２分岐され、その一方がフォト
ダイオードモジュール７２で電気信号に変換される。ま
た波長多重される１．５５μｍ帯の信号光６はＷＤＭカ
ップラー７４で合分波されて伝送路に接続される。
【０００６】しかしこのような個別の光分岐合流、合分
波素子等の光部品を組み合わせた光モジュールでは、光
加入者系で要求される小型化・低コスト化・量産化を実
現することは困難である。
波素子等の光部品を組み合わせた光モジュールでは、光
加入者系で要求される小型化・低コスト化・量産化を実
現することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】光加入者系においては
上述の光モジュールを含む光端末装置の一端は各加入者
側に置かれる。従って光モジュールには従来のメタリッ
クケーブル用端末装置と同等の大きさに納めるための小
型化が要求される。また局側に於いても、加入者系では
幹線系に比べ端末数が膨大に増えるため、やはり光モジ
ュールの小型化が求められる。
上述の光モジュールを含む光端末装置の一端は各加入者
側に置かれる。従って光モジュールには従来のメタリッ
クケーブル用端末装置と同等の大きさに納めるための小
型化が要求される。また局側に於いても、加入者系では
幹線系に比べ端末数が膨大に増えるため、やはり光モジ
ュールの小型化が求められる。
【０００８】また光端末装置は、同一の機能を持つメタ
リックケーブル用端末装置と置き換えられるためには、
それよりも低コストで製造できることが重要である。
リックケーブル用端末装置と置き換えられるためには、
それよりも低コストで製造できることが重要である。
【０００９】さらに光端末装置を各加入者宅及び電話局
に配置するためには、大幅な生産能力の増大が必要であ
り、量産に適した光モジュールが求められる。
に配置するためには、大幅な生産能力の増大が必要であ
り、量産に適した光モジュールが求められる。
【００１０】しかし、従来の送受信用光モジュールは、
単一機能の光部品を組み合わせて構成しているため、半
導体レーザー、フォトダイオード、スプリッター、ＷＤ
Ｍカップラーのそれぞれ単独に耐環境性や強度を持たせ
る必要があり、どうしてもサイズが大きくなる。また上
記光部品間を接続しているプグテイルファイバを収納す
るためのスペースも余分にとる必要がある。
単一機能の光部品を組み合わせて構成しているため、半
導体レーザー、フォトダイオード、スプリッター、ＷＤ
Ｍカップラーのそれぞれ単独に耐環境性や強度を持たせ
る必要があり、どうしてもサイズが大きくなる。また上
記光部品間を接続しているプグテイルファイバを収納す
るためのスペースも余分にとる必要がある。
【００１１】また上記半導体レーザー、フォトダイオー
ドはそれぞれ別個にμｍ単位の精度の光軸調整・固定が
必要であり、さらにスプリッター、ＷＤＭカップラーも
一個ずつ融着・延伸しなければならない等、低コスト化
・量産化に向いた構造ではない。
ドはそれぞれ別個にμｍ単位の精度の光軸調整・固定が
必要であり、さらにスプリッター、ＷＤＭカップラーも
一個ずつ融着・延伸しなければならない等、低コスト化
・量産化に向いた構造ではない。
【００１２】従って、本発明の目的は、従来技術の送受
信用光モジュールの欠点を解消することにあり、小型、
低コストでしかも量産性にすぐれる送受信用の光モジュ
ールを提供することにある。
信用光モジュールの欠点を解消することにあり、小型、
低コストでしかも量産性にすぐれる送受信用の光モジュ
ールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】この発明による光モジュ
ールは、基板の表面に直進方向から受けた第１波長の第
１の光を直進方向に透過する第１の透過直進光と第１方
向に回折する第１の透過回折光とに分岐し前記基板表面
に第１方向から受けた第２波長の第２の光を前記直進方
向に反射させ前記基板の裏面に直進方向から受けた前記
第１波長の第３の光を前記直進方向に透過させ前記基板
裏面に前記第１方向から受けた前記第１波長の第４の光
を直進方向に透過させるホログラム光学素子と、前記ホ
ログラム光学素子の前記基板裏面に前記第３または第４
の光のいずれかを供給する半導体レーザーと、前記ホロ
グラム光学素子の前記基板表面の直進方向に生じた前記
第３または第４の光のいずれかを第１の光ファイバに光
学的に結合する送信信号光結合手段と、前記第２の光を
第２の光ファイバから前記ホログラム光学素子に結合す
る第２信号光結合手段とを備えている。
ールは、基板の表面に直進方向から受けた第１波長の第
１の光を直進方向に透過する第１の透過直進光と第１方
向に回折する第１の透過回折光とに分岐し前記基板表面
に第１方向から受けた第２波長の第２の光を前記直進方
向に反射させ前記基板の裏面に直進方向から受けた前記
第１波長の第３の光を前記直進方向に透過させ前記基板
裏面に前記第１方向から受けた前記第１波長の第４の光
を直進方向に透過させるホログラム光学素子と、前記ホ
ログラム光学素子の前記基板裏面に前記第３または第４
の光のいずれかを供給する半導体レーザーと、前記ホロ
グラム光学素子の前記基板表面の直進方向に生じた前記
第３または第４の光のいずれかを第１の光ファイバに光
学的に結合する送信信号光結合手段と、前記第２の光を
第２の光ファイバから前記ホログラム光学素子に結合す
る第２信号光結合手段とを備えている。
【００１４】また、この光モジュールは、前記ホログラ
ム光学素子の基板裏面に生じた前記第１の透過直進光ま
たは透過回折光のいずれかを受けるフォトダイオードを
さらに備えることがある。
ム光学素子の基板裏面に生じた前記第１の透過直進光ま
たは透過回折光のいずれかを受けるフォトダイオードを
さらに備えることがある。
【００１５】さらに、前記ホログラム光学素子の一つ
は、前記基板裏面に形成され前記第１波長の光を回折す
る回折格子と、前記基板表面に形成され前記第１波長の
光を透過するとともに前記第２波長の光を反射する干渉
膜フィルターと、前記回折格子と前記干渉膜フィルター
との間に形成され前記第１波長の光を集光するレンズと
を備えている。
は、前記基板裏面に形成され前記第１波長の光を回折す
る回折格子と、前記基板表面に形成され前記第１波長の
光を透過するとともに前記第２波長の光を反射する干渉
膜フィルターと、前記回折格子と前記干渉膜フィルター
との間に形成され前記第１波長の光を集光するレンズと
を備えている。
【００１６】
【作用】本発明の光モジュールでは、ホログラム光学素
子により、１．３μｍ帯の入出射光を透過光と回折光に
分岐・集光させる光スプリッターを構成する。上記ホロ
グラム光学素子内蔵のホログラム回折格子は厚さ数μｍ
で機能するためスプリッターを大幅に小型化できる。ま
たホログラム回折格子により分岐された光は、上記光学
素子の基板の一面に形成したマイクロレンズによりそれ
ぞれ別個の点に収束される。また上記基板の他面に形成
した干渉膜フィルターにより、１．５５μｍ帯の信号光
をホログラム回折格子に入射する前に反射させ、上記２
つの光の合分波を行うことができる。
子により、１．３μｍ帯の入出射光を透過光と回折光に
分岐・集光させる光スプリッターを構成する。上記ホロ
グラム光学素子内蔵のホログラム回折格子は厚さ数μｍ
で機能するためスプリッターを大幅に小型化できる。ま
たホログラム回折格子により分岐された光は、上記光学
素子の基板の一面に形成したマイクロレンズによりそれ
ぞれ別個の点に収束される。また上記基板の他面に形成
した干渉膜フィルターにより、１．５５μｍ帯の信号光
をホログラム回折格子に入射する前に反射させ、上記２
つの光の合分波を行うことができる。
【００１７】さらに半導体レーザーと受信用フォトダイ
オードを同一の支持台上に実装し、ホログラム光学素子
により透過・回折された光ビームをそれぞれに結合する
よう配置することにより各素子間の光接続距離を大幅に
短縮できる。
オードを同一の支持台上に実装し、ホログラム光学素子
により透過・回折された光ビームをそれぞれに結合する
よう配置することにより各素子間の光接続距離を大幅に
短縮できる。
【００１８】上記ホログラム光学素子は、大口径基板に
一括して作製し、これらを光ビーム径に合わせて切り出
して使用することができるため、量産に向いており低コ
スト化も容易である。
一括して作製し、これらを光ビーム径に合わせて切り出
して使用することができるため、量産に向いており低コ
スト化も容易である。
【００１９】さらに本発明の光モジュールでは、半導体
レーザーと受信用フォトダイオードの間隔、ホログラム
素子の回折角をあらかじめ一定に設定して置くことによ
り、これら光素子の結合をただ一度の光軸調整・固定で
行うことができ、大幅に調整工数を削減することができ
る。
レーザーと受信用フォトダイオードの間隔、ホログラム
素子の回折角をあらかじめ一定に設定して置くことによ
り、これら光素子の結合をただ一度の光軸調整・固定で
行うことができ、大幅に調整工数を削減することができ
る。
【００２０】従って、この発明によれば非常に小型で低
コスト、量産性に富んだ送受信用光モジュールを得るこ
とができる。
コスト、量産性に富んだ送受信用光モジュールを得るこ
とができる。
【００２１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００２２】図１は本発明の一実施例の縦断面図であ
る。
る。
【００２３】この光モジュールは、ホログラム光学素子
（ＨＯＥ）１１を半導体レーザー（ＬＤ）１２およびＰ
ＩＮフォトダイオード（ＰＤ）１３を支持する支持台１
４とコレメート及び集光用のコリメートレンズ２０およ
び２１との間に配置する。また１．３μｍ帯の受信信号
光および送信信号光の入出射用光ファイバ端末２２及び
１．５５μｍ帯の信号光６用の光ファイバ端末２３の先
端は、反射戻り光を低減するため３〜７°の角度をもっ
て斜めに光学研磨されている。
（ＨＯＥ）１１を半導体レーザー（ＬＤ）１２およびＰ
ＩＮフォトダイオード（ＰＤ）１３を支持する支持台１
４とコレメート及び集光用のコリメートレンズ２０およ
び２１との間に配置する。また１．３μｍ帯の受信信号
光および送信信号光の入出射用光ファイバ端末２２及び
１．５５μｍ帯の信号光６用の光ファイバ端末２３の先
端は、反射戻り光を低減するため３〜７°の角度をもっ
て斜めに光学研磨されている。
【００２４】ここで、図１の光モジュールの動作を説明
する前に、重要な構成要素であるＨＯＥ１１と、半導体
パッケージ２５に実装されているＬＤ１２およびＰＤ１
３とについて予め説明しておく。
する前に、重要な構成要素であるＨＯＥ１１と、半導体
パッケージ２５に実装されているＬＤ１２およびＰＤ１
３とについて予め説明しておく。
【００２５】図２は、実施例に用いたＨＯＥ１１の斜視
図である。
図である。
【００２６】ＨＯＥ１１は、基板１１ａ上に形成された
ホログラム回折格子１５と基板１１ａの裏面に形成され
たレンズ１６と干渉膜フィルター１７とを含む。
ホログラム回折格子１５と基板１１ａの裏面に形成され
たレンズ１６と干渉膜フィルター１７とを含む。
【００２７】干渉膜フィルター１７は、真空蒸着により
形成されたＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の多層膜であり、３０ｄ
Ｂ以上のクロストークで１．３μｍ光を透過し、１．５
５μｍ光を反射する。また干渉膜フィルター１７の形成
される基板１１ａの裏面はホログラム回折格子１５の形
成される基板１１ａの表面に対しわずかに傾いた角度で
研磨されている。
形成されたＴｉＯ2 とＳｉＯ2 の多層膜であり、３０ｄ
Ｂ以上のクロストークで１．３μｍ光を透過し、１．５
５μｍ光を反射する。また干渉膜フィルター１７の形成
される基板１１ａの裏面はホログラム回折格子１５の形
成される基板１１ａの表面に対しわずかに傾いた角度で
研磨されている。
【００２８】図３は、ＨＯＥ１１に形成されるホログラ
ム回折格子１５の作用説明図である。
ム回折格子１５の作用説明図である。
【００２９】ホログラム回折格子１５は、基板１１ａ表
面に形成された一定の間隔Λの周期構造を持つ回折格子
であり、波長λのコヒーレントなレーザー光（入射光）
１が入射すると、直進する透過光２と回折光３に分離さ
れる。回折光３の方向θは（１）式を満足する。
面に形成された一定の間隔Λの周期構造を持つ回折格子
であり、波長λのコヒーレントなレーザー光（入射光）
１が入射すると、直進する透過光２と回折光３に分離さ
れる。回折光３の方向θは（１）式を満足する。
【００３０】 Λｓｉｎθ＝ｎλ （ｎ＝０、±１、±２、±３、…） ……（１） ここで＋１次（ｎ＝＋１）回折光に着目すると、その回
折角はθH ＝ｓｉｎ-1（λ／Λ）となる。従って、図１
におけるホログラム回折格子１５とＬＤ１２との距離を
ｌH とすると、ＬＤ１２とＰＤ１３間の距離ｄを（２）
式とすることにより、透過光２をＬＤ１２と、＋１次回
折光３をＰＤ１３と結合させることができる。
折角はθH ＝ｓｉｎ-1（λ／Λ）となる。従って、図１
におけるホログラム回折格子１５とＬＤ１２との距離を
ｌH とすると、ＬＤ１２とＰＤ１３間の距離ｄを（２）
式とすることにより、透過光２をＬＤ１２と、＋１次回
折光３をＰＤ１３と結合させることができる。
【００３１】 ｄ＝ｌH ×ｔａｎθH ＝｛λ2 ／（Λ2 −λ2 ）｝1/2 ×ｌH ……（２） なお、このホログラム回折格子１５は、これを光スプリ
ッターとして用いるときに低損失になるように、格子断
面形状を鋸歯状化し、不必要な高次回折光を低減させて
いる。即ち、回折角θH と鋸歯状面の微小領域において
スネルの法則により求められる屈折角とを一致させるブ
レーズ化の手法を用いている。この鋸歯状化の角度、す
なわちブレーズ角θB は（１）式とスネルの法則を表す
（３）式により求められる。
ッターとして用いるときに低損失になるように、格子断
面形状を鋸歯状化し、不必要な高次回折光を低減させて
いる。即ち、回折角θH と鋸歯状面の微小領域において
スネルの法則により求められる屈折角とを一致させるブ
レーズ化の手法を用いている。この鋸歯状化の角度、す
なわちブレーズ角θB は（１）式とスネルの法則を表す
（３）式により求められる。
【００３２】 ｎ1 ｓｉｎθ1 ＝ｎ2 ｓｉｎθ2 ……（３） 以上よりブレーズ角θB を（４）式とすることにより＋
１次以外の回折光を抑圧できる。
１次以外の回折光を抑圧できる。
【００３３】 ｔａｎθB ＝λ／｛ｎΛ−（Λ2 −λ2 ）1/2 ｝ ……（４） （但し（３），（４）式のｎはホログラム基板の屈折
率）。
率）。
【００３４】このブレーズ化手法により、図２のホログ
ラム光学素子１１を透過光通過損失４ｄＢ、＋１次回折
光透過損失４ｄＢという非常に低損失なホログラム回折
格子型スプリッターとすることができた。
ラム光学素子１１を透過光通過損失４ｄＢ、＋１次回折
光透過損失４ｄＢという非常に低損失なホログラム回折
格子型スプリッターとすることができた。
【００３５】なお、上述のホログラム回折格子１５の作
製は、通常の干渉露光による方法以外に、干渉縞パター
ンを計算機により算出してフォトマスクを作製し、フォ
トリソグラフィーの手法によりガラスなどの基板１１ａ
に作製する方法、前記手法により金型を作り樹脂等の可
塑性の材料を注入して転写する方法などがあり、非常に
低コストで量産することができる。
製は、通常の干渉露光による方法以外に、干渉縞パター
ンを計算機により算出してフォトマスクを作製し、フォ
トリソグラフィーの手法によりガラスなどの基板１１ａ
に作製する方法、前記手法により金型を作り樹脂等の可
塑性の材料を注入して転写する方法などがあり、非常に
低コストで量産することができる。
【００３６】図４は、図２に示したレンズ１６の作製手
順の一つ，即ちイオン交換法で作製する手順を示す図で
ある。
順の一つ，即ちイオン交換法で作製する手順を示す図で
ある。
【００３７】はじめに基板１１ａ上にレンズ１６の径よ
りも小さい開口を持つメタルマスク４２を設ける
（（ａ）図）。この基板１１ａをカリウム等のアルカリ
溶液４３中に浸漬すると、基板１１ａ中にカリウムイオ
ンがイオン交換された部分（イオン交換部）４４の屈折
率が増加し（（ｂ）図）、半球状の分布屈折率を有する
平凸レンズ４５が形成される。レンズ４５の焦点距離は
イオン交換量を制御することにより変えることができ
る。この平凸レンズ４５がホログラム光学素子１１中の
レンズ１６とされる。
りも小さい開口を持つメタルマスク４２を設ける
（（ａ）図）。この基板１１ａをカリウム等のアルカリ
溶液４３中に浸漬すると、基板１１ａ中にカリウムイオ
ンがイオン交換された部分（イオン交換部）４４の屈折
率が増加し（（ｂ）図）、半球状の分布屈折率を有する
平凸レンズ４５が形成される。レンズ４５の焦点距離は
イオン交換量を制御することにより変えることができ
る。この平凸レンズ４５がホログラム光学素子１１中の
レンズ１６とされる。
【００３８】図５は半導体パッケージ２５中のＬＤ１２
及びＰＤ１３の実装構造の一例を示す斜視図である。
及びＰＤ１３の実装構造の一例を示す斜視図である。
【００３９】ＬＤ１２は自身のチップ端面６１から送信
光６７を出射するため支持台１４の上面に固定され、Ｐ
Ｄ１３は受信光６８を受ける受光面６２が自身のチップ
表面にあるため支持台１４の側面に固定される。クロス
トークを防ぐため、ＬＤ１２とＰＤ１３との間は電気的
に絶縁されている。なお、ＬＤ１２とＰＤ１３の中心間
隔は（２）式で求められる間隔ｄに設定する。
光６７を出射するため支持台１４の上面に固定され、Ｐ
Ｄ１３は受信光６８を受ける受光面６２が自身のチップ
表面にあるため支持台１４の側面に固定される。クロス
トークを防ぐため、ＬＤ１２とＰＤ１３との間は電気的
に絶縁されている。なお、ＬＤ１２とＰＤ１３の中心間
隔は（２）式で求められる間隔ｄに設定する。
【００４０】さて、図１において、入力電気信号により
ＬＤ１２で変調された１．３μｍ帯の送信信号光のう
ち、レンズ１６によりコリメートされホログラム回折格
子１５で回折され直進透過した光が、コリメートレンズ
２０により集光され、光ファイバ端末２２から光ファイ
バ１８に入射し、さらに伝送路に送られる。逆に、伝送
路から上記経路を逆進してＨＯＥ１１に届いた１．３μ
ｍ帯受信信号光のうち、ホログラム回折格子１５で図３
におけるθH 方向に回折された光がＰＤ１３に入射し、
このＰＤ１３により出力電気信号に変換される。
ＬＤ１２で変調された１．３μｍ帯の送信信号光のう
ち、レンズ１６によりコリメートされホログラム回折格
子１５で回折され直進透過した光が、コリメートレンズ
２０により集光され、光ファイバ端末２２から光ファイ
バ１８に入射し、さらに伝送路に送られる。逆に、伝送
路から上記経路を逆進してＨＯＥ１１に届いた１．３μ
ｍ帯受信信号光のうち、ホログラム回折格子１５で図３
におけるθH 方向に回折された光がＰＤ１３に入射し、
このＰＤ１３により出力電気信号に変換される。
【００４１】なお、上記受信信号光のうち透過光２がＬ
Ｄ１２にも入射する。しかし受信信号光は、伝送路で大
きな減衰を受けており、ＬＤ１２の出力光に比べ微弱な
こと、及び光加入者系の伝送速度は高々１００Ｍｂ／ｓ
であるため、この受信信号光の入射がＬＤ１２の変調特
性に及ぼす影響は無視できる。
Ｄ１２にも入射する。しかし受信信号光は、伝送路で大
きな減衰を受けており、ＬＤ１２の出力光に比べ微弱な
こと、及び光加入者系の伝送速度は高々１００Ｍｂ／ｓ
であるため、この受信信号光の入射がＬＤ１２の変調特
性に及ぼす影響は無視できる。
【００４２】また光ファイバ１９から光ファイバ端末お
よびコリメートレンズ２１を経てＨＯＥ１１に入射した
１．５５μｍ帯の信号光６は、図２に示した干渉膜フィ
ルター１７で反射し、半導体レーザー１２からの送信信
号光と合波され、さらに光ファイバ１８に入射し、伝送
路に送られる。この逆方向から伝送されてきた１．５５
μｍ帯の受信信号光は、上述の経路を逆進する。
よびコリメートレンズ２１を経てＨＯＥ１１に入射した
１．５５μｍ帯の信号光６は、図２に示した干渉膜フィ
ルター１７で反射し、半導体レーザー１２からの送信信
号光と合波され、さらに光ファイバ１８に入射し、伝送
路に送られる。この逆方向から伝送されてきた１．５５
μｍ帯の受信信号光は、上述の経路を逆進する。
【００４３】ここで、１．３μｍ帯の送受信光を分岐す
るホログラム回折格子１５の損失は、光ファイバ１８へ
送信する場合には、回折されず透過する光の割合で決ま
る。また受信の場合は、上記θH 方向に回折される＋１
次回折光の割合で決定される。従って、この実施例で使
用したホログラム回折格子型の光スプリッターは、低損
失化のために図３を参照して詳述したように不必要な高
次回折光を低減することが重要である。
るホログラム回折格子１５の損失は、光ファイバ１８へ
送信する場合には、回折されず透過する光の割合で決ま
る。また受信の場合は、上記θH 方向に回折される＋１
次回折光の割合で決定される。従って、この実施例で使
用したホログラム回折格子型の光スプリッターは、低損
失化のために図３を参照して詳述したように不必要な高
次回折光を低減することが重要である。
【００４４】また、上記ホログラム回折格子１５は、
（１）式に示したように回折角θH が波長依存性を持つ
ため、受信信号光の波長が変動すると、ＰＤ１３に結合
する＋１次回折光も変動する。しかしＰＤ１３の受光面
６２は直径が１００μｍ程度あるため、この回折光の波
長依存性を問題にしない。同様に、ＬＤ１２とＰＤ１３
の中心間隔ｄの実装誤差もこの受光径により吸収するこ
とができる。
（１）式に示したように回折角θH が波長依存性を持つ
ため、受信信号光の波長が変動すると、ＰＤ１３に結合
する＋１次回折光も変動する。しかしＰＤ１３の受光面
６２は直径が１００μｍ程度あるため、この回折光の波
長依存性を問題にしない。同様に、ＬＤ１２とＰＤ１３
の中心間隔ｄの実装誤差もこの受光径により吸収するこ
とができる。
【００４５】なお、実施例においては、ＬＤ１２をホロ
グラム回折格子１５の透過光２側に配置したが、ＬＤ１
２を回折格子１５の＋１次回折光３と結合し、ＰＤ１３
を透過光２と結合する配置としても同様の効果が得られ
る。
グラム回折格子１５の透過光２側に配置したが、ＬＤ１
２を回折格子１５の＋１次回折光３と結合し、ＰＤ１３
を透過光２と結合する配置としても同様の効果が得られ
る。
【００４６】上述のとおり、本発明の光モジュールは、
双方向伝送を行うためのＷＤＭカップラー、スプリッタ
ー及び結合光学系を大幅に小型化できており、従来のＬ
Ｄモジュール単体と同等のサイズで送受信用光モジュー
ルを実現することができる。
双方向伝送を行うためのＷＤＭカップラー、スプリッタ
ー及び結合光学系を大幅に小型化できており、従来のＬ
Ｄモジュール単体と同等のサイズで送受信用光モジュー
ルを実現することができる。
【００４７】なお、ホログラム光学素子１１は、フォト
リソグラフィー法や金型による転写法により、安価な材
料を用いてバッチプロセスにより量産することができ従
来に比べ大幅に低コスト化することができる。
リソグラフィー法や金型による転写法により、安価な材
料を用いてバッチプロセスにより量産することができ従
来に比べ大幅に低コスト化することができる。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、二つの信
号光を波長多重する波長多重分合波器を回折格子，レン
ズおよび干渉フィルターを備えるホログラム光学素子で
構成し、この分合波器と半導体レーザーとフォトダイオ
ードと信号光入出射用光ファイバーとを一体化構成して
いるので、従来の個別部品の組合せによる光モジュール
に比べ、大幅な小型化，低コスト化および量産性に優
れ、しかも波長多重機能が付加された同一波長双方向伝
送に用いられる送受信用の光モジュールを実現できる効
果がある。
号光を波長多重する波長多重分合波器を回折格子，レン
ズおよび干渉フィルターを備えるホログラム光学素子で
構成し、この分合波器と半導体レーザーとフォトダイオ
ードと信号光入出射用光ファイバーとを一体化構成して
いるので、従来の個別部品の組合せによる光モジュール
に比べ、大幅な小型化，低コスト化および量産性に優
れ、しかも波長多重機能が付加された同一波長双方向伝
送に用いられる送受信用の光モジュールを実現できる効
果がある。
【図１】本発明の一実施例の縦断面図である。
【図２】実施例で用いたホログラム光学素子１１の斜視
図である。
図である。
【図３】ホログラム回折格子１５の作用説明図である。
【図４】レンズ１６の作製手順を示す図である。
【図５】この実施例で用いた半導体レーザー１２とフォ
トダイオード１３の実装構造の一例を示す斜視図であ
る。
トダイオード１３の実装構造の一例を示す斜視図であ
る。
【図６】従来の送受信用光モジュールの構成図である。
【符号の説明】 １ 入射光 ２ 透過光 ３ 回折光 ４ 送信信号光 ５ 受信信号光 ６ 信号光 １１ ホログラム光学素子 １１ａ 基板 １２ 半導体レーザー １３ フォトダイオード １４ 支持台 １５ ホログラム回折格子 １６ レンズ １７ 干渉膜フィルター １８，１９ 光ファイバ ２０，２１ コリメートレンズ ２２ 光ファイバ端末 ２３ 光ファイバ端末 ２４ パッケージ ２５ 半導体パッケージ ４１ レンズ基板 ４２ メタルマスク ４３ アルカリ溶液 ４４ イオン交換部 ４５ 平凸レンズ ６１ チップ端面 ６２ 受光面 ６３，６４ ボンディングパッド ６５，６６ ボンディングワイヤ ６７ 送信光 ６８ 受信光 ７１ 半導体レーザーモジュール ７２ フォトダイオードモジュール ７３ ３ｄＢスプリッター ７４ ＷＤＭカップラー
Claims (3)
- 【請求項１】 基板の表面に直進方向から受けた第１波
長の第１の光を直進方向に透過する第１の透過直進光と
第１方向に回折する第１の透過回折光とに分岐し前記基
板表面に第１方向から受けた第２波長の第２の光を前記
直進方向に反射させ前記基板の裏面に直進方向から受け
た前記第１波長の第３の光を前記直進方向に透過させ前
記基板裏面に前記第１方向から受けた前記第１波長の第
４の光を直進方向に透過させるホログラム光学素子と、
前記ホログラム光学素子の前記基板裏面に前記第３また
は第４の光のいずれかを供給する半導体レーザーと、前
記ホログラム光学素子の前記基板表面の直進方向に生じ
た前記第３または第４の光のいずれかを第１の光ファイ
バに光学的に結合する送信信号光結合手段と、前記第２
の光を第２の光ファイバから前記ホログラム光学素子に
結合する第２信号光結合手段とを備えることを特徴とす
る光モジュール。 - 【請求項２】 前記ホログラム光学素子が、前記基板裏
面に形成され前記第１波長の光を回折する回折格子と、
前記基板表面に形成され前記第１波長の光を透過すると
ともに前記第２波長の光を反射する干渉膜フィルター
と、前記回折格子と前記干渉膜フィルターとの間に形成
され前記第１波長の光を集光するレンズとを備えること
を特徴とする請求項１記載の光モジュール。 - 【請求項３】 前記光モジュールが、前記ホログラム光
学素子の基板裏面に生じた前記第１の透過直進光または
透過回折光のいずれかを受けるフォトダイオードをさら
に備えることを特徴とする請求項１記載の光モジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28566192A JPH06138322A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 光モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28566192A JPH06138322A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 光モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06138322A true JPH06138322A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=17694428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28566192A Pending JPH06138322A (ja) | 1992-10-23 | 1992-10-23 | 光モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06138322A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10126002A (ja) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Matsushita Electron Corp | 光伝送モジュール |
| JPH11503279A (ja) * | 1995-03-31 | 1999-03-23 | ザ ウィタカー コーポレーション | インライン双方向光リンク |
| US6563983B2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-05-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser diode module |
| JP6223650B1 (ja) * | 2017-02-13 | 2017-11-01 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振装置 |
| CN113917633A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-11 | 四川光恒通信技术有限公司 | 一种新型双发双收单纤四向光器件及其封装工艺 |
-
1992
- 1992-10-23 JP JP28566192A patent/JPH06138322A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11503279A (ja) * | 1995-03-31 | 1999-03-23 | ザ ウィタカー コーポレーション | インライン双方向光リンク |
| JPH10126002A (ja) * | 1996-10-23 | 1998-05-15 | Matsushita Electron Corp | 光伝送モジュール |
| US6563983B2 (en) * | 2001-03-02 | 2003-05-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Laser diode module |
| JP6223650B1 (ja) * | 2017-02-13 | 2017-11-01 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振装置 |
| US10840670B2 (en) | 2017-02-13 | 2020-11-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Laser oscillator |
| CN113917633A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-01-11 | 四川光恒通信技术有限公司 | 一种新型双发双收单纤四向光器件及其封装工艺 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991214 |