JPH0574048B2

JPH0574048B2 -

Info

Publication number: JPH0574048B2
Application number: JP59061865A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Imoto; Masahiko Takase; Satoshi Aoki; Tsutomu Yosha; Yoshiharu Yamada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-03-29
Filing date: 1984-03-29
Publication date: 1993-10-15
Also published as: JPS60205405A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、双方向伝送用光モジユールおよび伝
送方式に関し、特に１本の光フアイバ伝送路を用
い、その伝送路に対し上り方向と下り方向とで別
個の波長の光信号を伝送させる光モジユールとそ
れを用いた双方向伝送方式に関するものである。

〔発明の背景〕

半導体レーザ（以下、LDと略記する）を用い
たアナログ伝送方式は、ITV（工業用テレビジヨ
ン）、高品位TV（高精度テレビジヨン）および
CATV（ケーブル・テレビジヨン）等の画像情報
伝送への応用が期待されている。

しかし、LDと多モード光フアイバを用いた伝
送系では、レーザ光の可干渉性によつて伝搬モー
ド相互間で干渉し合うため、スペツクル雑音、ス
ペツクル歪が生ずるという問題があり、現状では
伝送距離を１〜２Kmにするのが限界となつてい
る。

これに対して、単一モード光フアイバを用いた
伝送系では、上記スペツクル雑音、スペツクル歪
を回避できるので、伝送距離も10Km前後の長距離
まで延ばすことが期待できる。

ところで、光フアイバ伝送の応用では、双方向
伝送が不可欠であるが、単一モード光フアイバを
用いた伝送系の双方向伝送は未だ実現されていな
い。双方向伝送が不可能な理由は、低損失光分波
器の実現が困難であることと、システム構成が複
雑で、伝送品質の劣化、低信頼性、高価という問
題が存在するからである。

第１図は、従来のデバイスを用いて構成した双
方向伝送方式の概要図である。

第１図において、１，１′はLD、７，９は光フ
アイバ、１１，１１′は受光器、１２，１２′は増
幅器、１３，１３′は復調器、１４，１４′はLD
の駆動回路、６，６′は光分波器である。

いま、光フアイバ７内を矢印８方向に伝搬する
光信号（波長λ₁）を上り回線とし、矢印８′方向
に伝搬する光信号（波長λ₂）を下り回線とする。
先ず、上り回線は、情報入力端子１５から入力し
た信号がLD駆動回路１４に入ると、この回路１
４の出力信号でLD１を駆動する。これによつて、
LD１は発振波長λ₁で発振する。LD１からのレー
ザ光は、球レンズ２、屈折率分布型のロツド・レ
ンズ３（長さは約1/4ピツチ）を通して光フアイ
バ４内に入力し、矢印５の方向に伝搬して光分波
器６，６′、光フアイバ７，９を通し受光器１１
に入射する。ここで、入射したレーザ光は電気信
号に変換され、増幅器１２を経て復調器１３で元
の情報信号に復調される。次に、下り回線は、情
報入力端子１５′から入力した信号がLD駆動回路
１４′に入り、この駆動回路１４′の出力でLD
１′を駆動する。これにより、LD１′は波長λ₂で
発振する。LD１′からのレーザ光は、球レンズ
２′、ロツド・レンズ３′（長さは約1/4ピツチ）、
光フアイバ４′、光分波器６′、光フアイバ７、光
分波器６を通して光フアイバ９′内を矢印１０′の
方向に伝搬し、受光器１１′に入る。ここでレー
ザ光は電気信号に変換され、増幅器１２′を得て
復調器１３′に入り、復調器１３′で元の情報信号
に復調される。

このように、第１図の双方向伝送方式では、光
分波器６，６′、球レンズ２，２′、ロツド・レン
ズ３，３′を各々２個ずつ必要とし、デバイスの
数がきわめて多い。また、各々のデバイスに対し
て、光軸調整が面倒であり、低損失化、高信頼化
および低コスト化の点で問題がある。さらに、
各々のデバイスからの反射光がLD１，１′に再注
入すると、LD１，１′の縦モードが変化し、それ
がモード分離雑音になるため、各々のデバイスの
反射対策が必要であり、構成がきわめて複雑化す
る。

第２図は、第１図に用いる光分波器の概略図で
ある。

第２図における記号は、第１図のものと対応し
ている。光分波器６に対して、上り回線は矢印５
から入り、矢印８に出るとともに、下り回線は矢
印８′から入り、矢印１０′に出る。すなわち、上
り回線では、光フアイバ４内を波長λ₁の光が矢印
５の方向に伝搬し、ロツド・レンズ１７を経てペ
ンタブリンズム２１内に入り、誘電体ミラー１９
で反射し、干渉膜フイルタ２０でさらに反射し
て、ロツド・レンズ１８、光フアイバ７内を矢印
８の方向に伝搬する。一方、下り回線では、波長
λ₂の光が光フアイバ７内を矢印８′の方向に伝搬
し、干渉膜フイルタ２０を通過して、ロツド・レ
ンズ１６を経て光フアイバ９′内を矢印１０′の方
向に伝搬する。

このようにして、波長λ₁λ₂の光は分波される
が、デバイスの数が多く、構成も複雑なため、低
コスト化、高信頼化が困難である。また、単一モ
ード伝送であるため、光フアイバのコア径は10μ
ｍ以下となり、非常にきびしい光フアイバの位置
設定精度が要求される。そのために、低損失化が
困難になる。光分波器自体の損失（約5dB）、LD
とレンズ、レンズと光フアイバ、光フアイバと光
分波器等の接続部における損失が増加すると、そ
れだけ伝送距離が短縮されるので、長距離伝送は
困難となる。

以上のような理由により、単一モード光フアイ
バを用いた双方向伝送は、未だ実現されていな
い、なお、片方向伝送においても、伝送距離が５
Km程度のものしか実現されていない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、これら従来の問題点を解決
し、光の結合調整を簡単化して、調整時間の短縮
化、高結合度調整、低コスト化および低損失化を
実現でき、長距離の双方向伝送が可能な双方向伝
送用光モジユールおよび伝送方式を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明による双方向
伝送用光モジユールは、球レンズ付き半導体光素
子と、該半導体発光素子からの出射光を伝送用光
フアイバ内に結合するためのロツド・レンズと、
該ロツド・レンズのほぼ中心軸上に配置された光
フアイバ保持手段と、モニタ光取出し用ガラスロ
ツドとからなり、これらを光フアイバ保持部が中
心軸方向および回転方向に調整可能な構成に一体
的に固定するともに、上記ロツド・レンズの入射
端側に、所望の光学特性を持つ１以上の干渉膜フ
イルタを有し、上記光フアイバ保持手段の出射端
側に、上記ロツド・レンズのほぼ中心軸上に配置
された伝送用光フアイバと、該伝送用光フアイバ
の周辺に配置され上記干渉膜フイルタで分波また
は合波される光信号を伝送するための１以上の光
フアイバを有することを特徴とし、また本発明の
双方向伝送方式は、一本の光フアイバ伝送路を介
して、上り方向と下り方向とで異なる波長の光信
号を伝送する双方向光伝送方式において、１以上
の干渉膜フイルタを備えたロツド・レンズと光フ
アイバ保持部とを配置した光モジユールを上り回
線と下り回線の送信側にそれぞれ設け、上記光フ
アイバ保持部には上記干渉膜フイルタを通過する
光信号を伝送するための光フアイバと、該干渉膜
フイルタで分波または合波される光信号を伝送す
るための光フアイバとを収容し、各光フアイバに
伝送路と送信または受信側の素子を接続して、２
波以上の光信号の双方向伝送を行うことを特徴と
している。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面により説明す
る。

第３図は、本発明の一実施例を示す双方向伝送
方式のブロツク図である。

第３図において、第１図の従来方式と異なる点
は、(i)長さが約1/4ピツチのロツド・レンズ２２，
２７のLD光入射側端面に所望の光学特性を持た
せた干渉膜フイルタ２３，２４，２８，２９を形
成し、その面と反対の面に光フアイバ保持部３
７，３８を設け、光分波器６，６′を取り除いた
ことおよび上り２回線と下り１回線で３波双方向
伝送にしたこと、の２点である。

光フアイバ７内を矢印８方向に伝搬する上り回
線は波長λ₁とλ₂の２波の光信号であり、矢印８′
方向の伝搬する下り回線は波長λ₃の光信号であ
る。

そして、上り２回線の波長λ₁，λ₂のうち、一方
の送信側にのみ干渉膜フイルタ２３，２４を持つ
ロツド・レンズ２２と光フアイバ保持部３７が設
けられ、他方の送信側には、従来と同じようにロ
ツド・レンズ３２と球レンズ２″が設けられてい
る。全回線とも、受信側は従来と同じ構成であ
り、受光器１１，１１′，１１″と増幅器１２，１
２′，１２″と、復調器１３，１３′，１３″とで構
成される。

干渉膜フイルタ２３は、波長λ₁の光信号を透過
させ、波長λ₂，λ₃の光信号を反射させる特性を有
している。次の干渉膜フイルタ２４は波長λ₁，λ₂
の光信号を透過させ、波長λ₃の光信号を反射させ
る特性を有している。他方の干渉膜フイルタ２８
は波長λ₁，λ₃の光信号を透過させ、波長λ₂の光信
号を反射させる特性を有している。また、干渉膜
フイルタ２９は波長λ₃の光信号を透過させ、波長
λ₁，λ₂の光信号を反射させる特性を有している。
これらの特性を有する干渉膜フイルタ２３，２
４，２８，２９は、従来の技術を用いて製造する
ことが可能である。

いま、入力端子１５に情報信号が入力すると、
LD駆動回路１４が動作してLD１を駆動するLD
１からのレーザ光（波長λ₁）は、球レンズ２を通
つて平行光となり、干渉膜フイルタ２３、スペー
サ・ガラス２５、干渉膜フイルタ２４を透過し、
ロツド・レンズ２２内を伝搬して光フアイバ保持
部３７内に入射する。ここでは、ロツド・レンズ
２２の中心軸と光フアイバ保持部３７の中心軸を
ほぼ一致させ、かつ光フアイバ７をこの中心軸に
配置させておけば、光フアイバ保持部３７を軸方
向（矢印３９で示す）に調整するのみでよい。

このような調整により、レーザ光（波長λ₁）は
光フアイバ保持部３７内の伝送用光フアイバ７内
に集束され、矢印８に示す方向に光フアイバ７内
を伝送されて、光フアイバ保持部３８を経てロツ
ド・レンズ２７内に入射する。ここでも、光フア
イバ７は光フアイバ保持部３８、ロツド・レンズ
２７のほぼ中心軸上に配置されており、光フアイ
バ保持部３８とロツド・レンズ２７の光結合調整
は、矢印４０で示す方向に光フアイバ保持部３８
を調整することにより行われる。ロツド・レンズ
２７内を伝搬した波長λ₁の光信号は、干渉膜フイ
ルタ２８、スペーサ・ガラス３０を透過して干渉
膜フイルタ２９に入射する。そして、この干渉膜
フイルタ２９で上記光信号（波長λ₁）は反射さ
れ、スペーサ・ガラス３０、干渉膜フイルタ２８
を通してロツド・レンズ２７内を逆方向に伝搬す
る。ここで、干渉膜フイルタ２９は、角度θ₁′の
傾斜端面の形成されているので、その角度θ₁′の
比例した量だけロツド・レンズ２７の端面３１に
光が集束される位置がずれる、この反射光信号が
集束する位置に光フアイバが配置されるように、
光フアイバ保持部３８の光フアイバ保持間隔をあ
らかじめ設定しておき、この光フアイバ保持部３
８を円周方向（矢印４２で示す）に回転させて光
学調整を行う。このようにすれば、反射光信号
（波長λ₁）は光フアイバ９のコア内を矢印１０の
方向に伝搬し、受光器１１で受光されて電気信号
に変換された後、増幅器１２を通して復調器１３
で元の情報信号に復調される。ここで受光器１
１，１１′，１１″は、ホトダイオード、アバラン
シェ・ホトダイオード等の受光素子あるいは前置
増幅器付受光素子等が用いられる。

次に、上り回線の他方の入力端子１５″に情報
信号が入力すると、LD駆動回路１４″がLD１″を
駆動することによりLD１″が発振し、波長λ₂のレ
ーザ光を出力する。LD１″からのレーザ光（波長
λ₂）は、球レンズ２″を通り平行光になつてロツ
ド・レンズ３２に入射する。ロツド・レンズ３２
内を伝搬した光信号は、光フアイバ９′内に集束
され、矢印１０′の方向に伝搬されて光フアイバ
保持部３７を通りロツド・レンズ２２に入射され
る。ロツド・レンズ２２内に入射した光信号（波
長λ₂）は、干渉膜フイルタ２４、スペーサ・ガラ
ス２５を通つて干渉膜フイルタ２３に達する。光
信号（波長λ₂）は、この干渉膜フイルタ２３で反
射され、スペーサ・ガラス２５、干渉膜フイルタ
２４を通つてロツド・レンズ２２内を逆方向に伝
搬され、光フアイバ保持部３７の伝送用光フアイ
バ７のコア内に集束されて、矢印８の方向の伝送
用光フアイバ７内を伝送される。ここで、角度θ₁
は、波長λ₂の光信号が干渉膜フイルタ２３で反射
され、光フアイバ保持部３７内の伝送用光フアイ
バ７内に集束されるような角度にあらかじめ設定
される。光フアイバ７内を矢印８方向の伝送され
た光信号（波長λ₂）は、光フアイバ保持部３８を
通つてロツド・レンズ２７内を伝搬し、干渉膜フ
イルタ２８に達する。光信号（波長λ₂）は、この
干渉膜フイルタ２８で反射され、ロツド・レンズ
２７内を逆方向に伝搬されて、光フアイバ保持部
３８内の光フアイバ３５のコア内に集束される。

ここで、角度θ₂′は、波長λ₂の光信号が干渉膜
フイルタ２８で反射されて、光フアイバ保持部３
８内の光フアイバ３５に集束されるような角度に
あらかじめ設定されている。光フアイバ３５内を
矢印３６の方向に伝送された波長λ₂の光信号は、
受光器１１″で受光され、増幅器１２″を通して復
調器１３″で元の情報信号に復調される。

次に、下り回線の入力端子１５′に情報信号が
入力すると、LD駆動回路１４′がLD１′を駆動す
る。LD１′からのレーザ光（波長λ₃）は、球レン
ズ２′を通つて平行光になり、干渉膜フイルタ２
９、スペーサ・ガラス３０、干渉膜フイルタ２８
を透過してロツド・レンズ２７内に入射する。ロ
ツド・レンズ２７内を伝搬した上記光信号（波長
λ₃）は、光フアイバ保持部３８内の伝送用光フア
イバ７に集束され、矢印８′方向に伝送されて光
フアイバ保持部３７を通リロツド・レンズ２２内
に入射する。ロツド・レンズ２２内を伝搬した波
長λ₃の光信号は、干渉膜フイルタ２４で反射され
てロツド・レンズ２２内を逆方向に伝搬し、光フ
アイバ３３内に集束される。光フアイバ３３を矢
印３４の方向に伝送された波長λ₃の光信号は、受
光器１１′で受光されて電気信号に変換され、さ
らに増幅器１２′を通つて復調器１３′で元の情報
信号に復調される。なお、ロツド・レンズ２２，
２７の反射端面２６，３１、ロツド・レンズ３２
の両端面は、いずれも斜め研磨が施こされる。こ
れは反射戻り光信号のLDまたは受光器への影響
を阻止するためである。これらの端面には、さら
に反射防止用のコーティング（ARコーティン
グ）を施してもよい。

このように、第３図の双方向光伝送方式では、
LD１からのレーザ光を伝送用光フアイバ７内に
結合するためのロツド・レンズ２２に入射端側に
所定の光学特性を有する１枚以上の干渉膜フイル
タ２３，２４を設け、上記ロツド・レンズ２２の
出射端側には、そのロツド・レンズ２２のほぼ中
心軸上に伝送用光フアイバ７を、その周辺に干渉
膜フイルタ２３，２４で分波された光信号を伝送
させる分波用光フアイバ３３を、さらに発振波長
の異なる別のLD１″からの出射光を干渉膜フイル
タ２３，２４に導入して合波させるように伝送さ
せる合波用光フアイバ９′を、一体的に固定配置
する光フアイバ保持部３７を設けている。そし
て、これらの一体的に固定配置されたロツド・レ
ンズ２２と光フアイバ保持部３７で、双方向伝送
用光モジユールを構成する。

第３図の双方向光伝送方式では、この光モジユ
ールを上り側と下り側にそれぞれ設け、かつこれ
らの光モジユールに１以上の光フアイバを結合し
て、このモジユール内を異なる波長が通過または
反射するようにし、２波以上の双方向伝送を行う
ようにしている。したがつて、第３図の方式で
は、第１図に比べて、きわめて簡単な構造で双方
向伝送を実現することができる。

次に、光フアイバ保持部３７，３８の構造につ
いて、説明する。

第４図は、第３図に用いられる光フアイバ保持
部３７（または３８）の構造を示す図で、第４図
ａは正面図、第４図ｂは側断面図である。

この光フアイバ保持部３７，３８は、円筒形状
の構成を有し、光フアイバ挿入用の穴４３，４
４，４５を具備する。第３図から明らかなよう
に、穴４３は伝送用光フアイバ７を取り付けるた
め、穴４４は光フアイバ９′，９を取り付けるた
め、穴４５は光フアイバ３３，３５を取り付ける
ためのものである。穴４３と４４、穴４３と４５
の間隔は、ロツド・レンズ２４，２７の傾斜端面
に設けられた干渉膜フイルタ２３，２４，２８，
２９の角度θ₁（θ₁′）、θ₂（θ₂′）によつて決まり
、そ
れらの角度に比例する。また、それらの間隔は、
ロツド・レンズ２２，２７の屈折率とその屈折率
分布定数の積に反比例する。第４図ａに示すよう
に、穴４３は、円筒上保持部３７，３８の中心軸
（Ｘ−X′、Ｙ−Y′の中心軸）に設けられる。第４
図ｂに示すように、ロツド・レンズ２２，２７側
の端面は角度θ₄の傾斜を有しており、また他方の
端面は光フアイバが複数本挿入されるように大口
径の穴が設けられている。

第５図は第４図の光フアイバ保持部に光フアイ
バを挿入した場合の正面図と側断面図である。

光フアイバ保持部３７，３８の片方の端面（つ
まり、ロツド・レンズ側）４６は、角度θ₄で光フ
アイバごと斜め研磨が施こされている。これは、
各光フアイバ端面からの反射光がLD側、受光器
側あるいは光フアイバ内に戻つてこないようにす
るためである。角度θ₄の値は、数分の１度から10
度までの範囲内の値に設定されるのが望ましい。
通常は、８度程度に設定される。また、この端面
４６には、反射防止用のコーテイング（ARコー
テイング）を施こしてもよい。光フアイバ保持部
３７，３８の光学調整は、矢印４１または４１′
の方向に回転させることにより行われる。光フア
イバ７，９′，３３の３本が右側端面に挿入され
ているが、ここでは伝送用光フアイバ７に単一モ
ードの光フアイバが、光フアイバ９′，３３に多
モード光フアイバがそれぞれ用いられている。

第６図は、第３図に用いられる光フアイバ保持
部の他の実施例を示す図であつて、Ｖ溝に２本の
光フアイバを固定したものである。第６図ａは正
断面図、第６図ｂは側面図である。第６図ａから
明らかなように、半円柱材４７，４８にＶ溝を形
成し、これらのＶ溝に光フアイバ７，３３を固定
配置した後、半円柱材４７，４８を合わせて、円
柱状の光フアイバ保持部３７にする。この場合に
も、光フアイバ７がＸ−X′、Ｙ−Y′の中心にな
るようにする。したがつて、半円柱材４７，４８
は中心を通る面で分割されておらず、半円柱材４
７のＶ溝の位置で中心軸を通るようになつてい
る。

第７図は、第６図の光フアイバ保持部のさらに
他の実施例を示す図であつて、Ｖ溝に３本の光フ
アイバを保持する場合である。

この場合にも、光フアイバ７はＸ−X′、Ｙ−
Y′の中心に固定配置される。光フアイバ9′，３３
としては、コア径、外径ともに大きいものを用
い、受光器への光信号量の増大、光軸位置ずれの
補償等を図つている。

光フアイバ７と９′，７と３３の各間隔は、干
渉膜フイルタ２３，２４の形成されている角度
θ₁，θ₂によつて決定される。なお、角度θ₁，θ₂の
製作誤差による光フアイバ７と９′，７と３３の
間隔のずれは、光フアイバ９′，３３のコア径を
大きくすることにより、十分に補償することがで
きる。したがつて、それ以後は、光フアイバ保持
部３７を円周方向４１あるいは４１′に回転する
だけで、光結合調整を行うことができる。第７図
の場合には、第６図と異なり、光フアイバ保持部
３７をＹ−Y′を中心として左右に２分割して半
円柱材４９，５０を構成し、それぞれにＶ溝を３
個設ける。

中央のＶ溝より両側のＶ溝が大きいのは、コア
径、外径ともに大きい光フアイバ９′，３３を上
下に配置するためである。なお、第５図、第６図
の場合にも、コア径、外径の大きい光フアイバを
用いることにより、製作誤差によるずれを補償で
きる。

第８図は、第３図に用いるLD、モニタ光取出
し用ガラスロツド、球レンズ、干渉膜フイルタ付
ロツド・レンズおよび光フアイバ保持部を一体化
した本発明の双方向伝送用光モジユールの一実施
例の側断面図である。

第８図において、５０′はモニタ光取出し用ガ
ラスロツド、５１，５２，５３，５４はパツケー
ジの部品、５５は光学窓、５６は電極である。

電極５６に隣接してLD１が取り付けられ、そ
れに隣接して球レンズ２が取り付けられる。ロツ
ド・レンズ２２の球レンズ２側端面に干渉膜フイ
ルタ２３，２４が取り付けられ、さらにそのフイ
ルタ２３，２４と球レンズ２の間に光学窓５５が
設けられている。ロツド・レンズ２２の他方の端
面には、僅かの間隙を介して光フアイバ保持部３
７が組み込まれており、そこに３本の光フアイバ
７，９′，３３が挿入されている。

第８図に示すように、光フアイバ保持部３７，
３８に円筒状のものを用いれば、LD１、モニタ
光取出し用ガラスロツド５０′、球レンズ２、干
渉膜フイルタ付ロツド・レンズ２２および光フア
イバ保持部３７を一体化することができ、双方向
伝送用光モジユールとして実現できる。モニタ用
受光素子はLD１のすぐ後（球レンズ２の反対側）
に設けるか、あるいはガラスロツド５０′の後に
設ける。これにより、従来のようにLDモジユー
ルと光合分波器を別個に設置する場合に比べ、非
常に信頼性が高く、小形化、低コスト化ならびに
低損失化が可能となる。

なお本発明では、光フアイバとして単一モー
ド・フアイバを用いたが、本発明はこれに限定さ
れず、多モード光フアイバを用いることができ
る。なお、上記LDを用いた実施例で多モード光
フアイバを用いた場合には、球レンズ２を用いな
くても光をフアイバ７に結合させることができ
る。また、球レンズの代りに円柱レンズを用いる
こともできる。

また、双方向光伝送路に伝送されるレーザ光は
波長の異なる３つの光の場合を述べたが、３つに
限定されず、２波あるいは４波以上でもよい。

また、LD以外に、レーザ発振器として端面発
光型、面発光型などの発光ダイオードを用いるこ
ともできる。発光ダイオードを用いる場合には、
結合効率を効上させるために、発効ダイオード前
面にレンズ、放物面などの集光系を用い、かつほ
ぼ平行光に近づけてから干渉膜フイルタ付ロツ
ド・レンズに入射させるようにすると良い。ま
た、発光ダイオードは、LDに比べて発光スペク
トル分布が拡がつているので、干渉膜フイルタの
減衰特性がより急峻なものを用い、かつ波長間隔
も広くとる方が望ましい。また光フアイバ７の入
射端面を、先球上にしたり、球レンズを取りつけ
てもよい。

さらに、ロツド・レンズの長さを、ｎ／４（ｎ
は１、３、５……）ピツチよりも若干短かくして
もよい。

なお、本発明の双方向伝送方式は、アナログ伝
送、デイジタル伝送のいずれにも適用できること
は勿論である。

このように、本実施例で示したように、光フア
イバ保持部のほぼ中心軸に伝送用光フアイバを、
その周辺に所定の間隔で分波用光フアイバおよび
合波用光フアイバを一体的に固定配置するので、
伝送用光フアイバへの光の結合調整は、光フアイ
バ保持部を回転するのみで実施できる。したがつ
て、伝送用光フアイバへの光結合調整と、分波用
および合波用光フアイバへの光結合調整とを独立
に行うことができるため、光学調整が簡単とな
り、熟練を要しない。また、光フアイバ保持部に
円筒状あるいは円柱状のものを用いれば、温度変
動に対しても安定である、さらに、円筒状あるい
は円柱状の光フアイバ保持部に、光フアイバが一
体的に固定配置されているので、振動に対しても
強く、各光フアイバ相互の間隔が変動することは
ない。光フアイバの間隔は、数百μｍ程度である
ため、別個に光フアイバを固定する方法では、振
動に対して不安定であり、また固定する方法も難
かしい。さらに、ロツド・レンズと円筒状あるい
は円柱状の光フアイバ保持部を別個の円筒状容器
で一体的に固定すれば、別々にこれらを固定する
場合に比べ、温度変動、振動に対して安定であ
る。

また、半導体発光素子（LD、ダイオード等）
の出射光を光フアイバ内に導くためのロツド・レ
ンズに干渉膜フイルタを設けて、光結合と光合分
波の２つの機能を兼ね備えることにより双方向伝
送を行つているので、従来のような複雑な構成を
とることなく、簡単な構成となり、さらに挿入損
失が低く、低コストの双方向伝送方式が実現でき
る。また、従来の構成では、光合分波器の損失が
１個当り5dB近くもあるが、本実施例ではその1/
３以下にできるので、それだけ長距離伝送が可能
となる。なお、本発明では特に、伝送用光フアイ
バとして単一モード光フアイバを用いた場合に有
効である。

さらに、本実施例の干渉膜フイルタは、それぞ
れ光学特性（透過および反射特性）の異なつたも
のを、ロツド・レンズのLD光入射側端面に、そ
れぞれ異なつた角度θn（ｎ＝１、２、３……）で
ｎ層に形成できる。そして、上記ロツド・レンズ
の反対端面も斜め研磨し、そのロツド・レンズの
ほぼ中心軸上に伝送用光フアイバを、その周辺に
ｎ本の分波用および合波用光フアイバをそれぞれ
配置して、光フアイバ保持部で固定するので、ｎ
波長の光伝送を２組のモジユールを用いて実現す
ることが可能である。また、分波用および合波用
光フアイバの前面のロツド・レンズ端面に近端光
漏洩抑制用の干渉膜フイルタを形成させ、所望波
長の光のみを透過させるようにしてもよい。

なお、光フアイバ保持部の形状は、伝送用光フ
アイバがほぼ中心軸上に配置できる構造であれ
ば、円筒状あるいは円柱状以外に角型形状でもよ
い。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、双方向
伝送用光モジユールをきわめて簡単な構造、かつ
光結合調整の容易な構造にしたので、光の結合調
整時間の短縮、高結合度調整、低コストおよび低
損失の双方向光伝送が可能となり、長距離伝送が
期待できる。また、双方向伝送用光モジユール構
造のため、環境条件の変動に対しても安定であ
り、信頼度が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の双方向光伝送方式のブロツク
図、第２図は第１図に用いる光分波器の説明図、
第３図は本発明の一実施例を示す双方向光伝送方
式のブロツク図、第４図は第３図に用いられる光
フアイバ保持部の構造を示す図、第５図は第４図
の光フアイバ保持部に光フアイバを挿入した場合
の構造を示す図、第６図は第３図に用いられる光
フアイバ保持部の他の実施例を示す図、第７図は
第６図の光フアイバ保持部のさらに他の実施例を
示す図、第８図は本発明の一実施例を示す一体化
モジユールの側断面図である。１，１′，１″：半導体レーザ（LD）、２，２′，
２″：球レンズ、３，３′，１６，１７，１８，２
２，２７，３２：ロツド・レンズ、４，４′，７，
９，９′，３３，３５：光フアイバ、６，６′：光
分波器、１１，１１′，１１″：受光器、１２，１
２′，１２″：増幅器、１３，１３′，１３″：復調
器、１４，１４′，１４″：半導体レーザ駆動回
路、１５，１５′，１５″：情報信号入力端子、１
９：誘電体ミラー、２０，２１，２３，２４，２
８，２９：干渉膜フイルタ、２１：ペンタプリズ
ム、２６，３１：ロツド・レンズの端面、２５，
３０：スペーサ・ガラス、３７，３８：光フアイ
バ保持部、４３，４４，４５：光フアイバ挿入
穴、４６：光フアイバ保持部の片端面、４７，４
８，４９，５０：Ｖ溝を有する半円柱材、５
０′：モニタ光取出し用ガラス・ロツド、５１〜
５４：パツケージの部品、５５：光学窓、５６：
電極。

Claims

【特許請求の範囲】１球レンズ付き半導体発光素子と、該半導体発
光素子からの出射光を伝送用光フアイバ内に結合
するためのロツド・レンズと、該ロツド・レンズ
のほぼ中心軸上に配置された光フアイバ保持手段
と、モニタ光取出し用ガラスロツドとからなり、
これらを光フアイバ保持部が中心軸方向および回
転方向に調整可能な構成に一体的に固定するとも
に、上記ロツド・レンズの入射端側に、所望の光
学特性を持つ１以上の干渉膜フイルタを有し、上
記光フアイバ保持手段の出射端側に、上記ロツ
ド・レンズのほぼ中心軸上に配置された伝送用光
フアイバと、該伝送用光フアイバの周辺に配置さ
れ上記干渉膜フイルタで分波または合波される光
信号を伝送するための１以上の光フアイバを有す
ることを特徴とする双方向伝送用光モジユール。２前記光フアイバ保持部は、形状が円筒状また
は円柱状の構造を有することを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の双方向伝送用光モジユー
ル。３前記光フアイバ保持部は、光フアイバ保持用
の穴が設けられているか、またはＶ字溝を有する
半円筒状または半円柱状の部材を合わせて構成さ
れた空〓を有するものであることを特徴とする特
許請求の範囲第２項記載の双方向伝送用光モジユ
ール。４前記干渉膜フイルタは、それぞれ光学的特性
の異なるものがロツド・レンズの入射端側で、か
つそれぞれが異なつた傾斜角度で複数層に形成さ
れ、各層からの反射波が上記ロツド・レンズの出
射端側のずらした位置に集光されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項記載の双方向伝送用光
モジユール。５一本の光フアイバ伝送路を介して、上り方向
と下り方向とで異なる波長の光信号を伝送する双
方向光伝送方式において、１以上の干渉膜フイル
タを備えたロツド・レンズと光フアイバ保持部と
を配置した光モジユールを上り回線と下り回線の
送信側にそれぞれ設け、上記光フアイバ保持部に
は上記干渉膜フイルタを通過する光信号を伝送す
るための光フアイバと、該干渉膜フイルタで分波
または合波される光信号を伝送するための光フア
イバとを収容し、各光フアイバに伝送路と送信ま
たは受信側の素子を接続して、２波以上の光信号
の双方向伝送を行うことを特徴とする双方向伝送
方式。