JP3701775B2

JP3701775B2 - 光送受信モジュール

Info

Publication number: JP3701775B2
Application number: JP18381097A
Authority: JP
Inventors: 昇一京谷; 篤典服部; 義博染野; 公博菊地
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 2005-10-05
Anticipated expiration: 2017-07-09
Also published as: US6142680A; EP0890858A1; JPH1123916A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の異なる波長の送信光と受信光が伝送される光ファイバに対して発光素子と受光素子を結合するための光送受信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の光送受信モジュールの断面図であり、同図に示ように、この光送受信モジュールの筐体は、大別して中央ブロック１、ＬＤ（レーザダイオード）ブロック２、ＰＤ（フォトダイオード）ブロック３、およびファイバブロック４の４つのブロックにより構成され、中央ブロック１内には分波フィルタ５が取り付けられている。ＬＤブロック２には、発光素子であるＬＤ６とレンズ７を支持するレンズホルダ８とが取付けられ、ＰＤブロック３には、受光素子であるＰＤ９とレンズ１０を支持するレンズホルダ１１とが取付けられ、ファイバブロック４には、光ファイバ１２とレンズ１３を支持するレンズホルダ１４とが取付けられている。
【０００３】
ＬＤ６から出射された波長λ１の送信光は、ＬＤブロック２側のレンズ７により平行化された後、中央ブロック１内の分波フィルタ５を透過し、次いでファイバブロック４側のレンズ１３により集光されて光ファイバ１２の端面に入射し、光ファイバ１２を介して送信される。一方、光ファイバ１２を介して伝送された波長λ２の受信光は、光ファイバ１２の端面で拡散した後、ファイバブロック４側のレンズ１３により平行化され、次いで中央ブロック１内の分波フィルタ５により反射され、次いでＰＤブロック３側のレンズ１０により集光され、ＰＤ９により受光される。
【０００４】
このような構造の光送受信モジュールを組み立てる場合には、まず、中央ブロック１とＬＤブロック２の間および中央ブロック１とファイバブロック４の間を、光軸合わせをした状態でレーザ溶接等を用いて固定することにより、送信光の光軸調整作業を行い、しかる後、中央ブロック１とＰＤブロック３の間を光軸合わせをした状態でレーザ溶接等を用いて固定することにより、受信光の光軸調整作業を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した従来の光送受信モジュールでは、中央ブロック１の中央部に形成されたスペース内に分波フィルタ５が所定の取付角度、例えば斜め４５°に傾けて配置されているため、分波フィルタ５を中央ブロック１に直接あるいは透明な支持体を介して取付けたとしても、いずれの場合も分波フィルタ５の取付基準面を中央ブロック１の内部に高精度に加工することが困難であり、分波フィルタ５の取付角度の精度が低下するという問題があった。
【０００６】
また、４つのブロック１〜４の光軸合わせを行う必要があるため、光軸調整の精度が悪いという問題があり、さらに、小さな形状の４つのブロック１〜４を溶接等の手段で一体化する必要があるため、組み立てコストが上昇するという問題もあった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、発光素子から分波フィルタを介して光ファイバに至る送信用の光学部材を１つの筐体ブロック内において第１の軸に沿って同軸に収納すると共に、分波フィルタから受光素子に至る受信用の光学部材を筐体ブロック内において第１の軸とは異なる第２の軸に沿って同軸に収納し、少なくとも分波フィルタの取付面に垂直な前方が開放するように筐体ブロックに切欠きを形成することとする。このように構成すると、１つの筐体ブロック内に全ての光学部材が収納されるため、光ファイバと発光素子および受光素子の取付精度を高めることができ、組み立てコストも低減することができ、しかも、分波フィルタの取付面を筐体ブロックに簡単かつ高精度に加工することができ、分波フィルタの取付角度の精度を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の光送受信モジュールでは、送信光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される送信光をコリメートする第１のレンズが支持された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズによりコリメートされた光を透過する分波フィルタと、前記分波フィルタを透過した光を光ファイバの端面で集光する第２のレンズが支持された第２のレンズホルダとを１つの筐体ブロック内に収納して取付けると共に、前記光ファイバの端面から出射されて前記第２のレンズによりコリメートされ、前記分波フィルタにより反射された受信光を集光する第３のレンズが支持された第３のレンズホルダと、前記第３のレンズにより集光された光を受光する受光素子とを前記筐体ブロック内に収納して取付け、かつ、前記分波フィルタの取付面に垂直な前方が該分波フィルタの面積よりも広い断面積で開放するように前記筐体ブロックに切欠きを形成し、この切欠きが前記分波フィルタの取付面から前記筐体ブロックの外表面まで達するように構成した。
【０００９】
前記分波フィルタにより反射された受信光をそのまま第３のレンズにより集光して受光素子で受光することも可能であるが、発光素子と受光素子を筐体ブロックの同一面に配置するために、分波フィルタにより反射された受信光を反射部材を介して第３のレンズに導くようにすると、光送受信モジュールをプリント基板ヘ簡単に実装することができる。この場合、反射部材の取付面に垂直な前方が該反射部材の面積よりも広い断面積で開放するように筐体ブロックに切欠きを形成すると共に、この切欠きが反射部材の取付面から筐体ブロックの外表面まで達するように構成すると、反射部材の取付面も筐体ブロックに簡単かつ高精度に加工することができるため、分波フィルタと反射部材の両方の取付角度の精度を高めることができる。反射部材として反射ミラーを用いることが可能であるが、受信光のみを反射し他の波長の光を透過する分波フィルタでも良い。
【００１０】
また、前記筐体ブロックは金属材を切削加工することによって形成しても良く、ダイカスト等の金型で成型することも可能である。
【００１１】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施例に係る光送受信モジュールの断面図、図２は該光送受信モジュールに備えられる筐体ブロックの断面図、図３は該光送受信モジュールの分解斜視図、図４は該光送受信モジュールの外観図であり、図６に対応する構成部材には同一の参照符号が付してある。
【００１２】
図１〜図３に示すように、本実施例に係る光送受信モジュールは１つの筐体ブロック２０を有し、この筐体ブロック２０に対して従来例において説明したＬＤ６と、レンズ７を支持するレンズホルダ８と、分波フィルタ５と、伝送路側のレンズ１３を支持するレンズホルダ１４と、光ファイバ１２とが同軸に取付けられている。また、この光軸と平行に筐体ブロック２０に対して受光用の反射ミラー１５と、レンズ１０を支持するレンズホルダ１１と、ＰＤ９とが同軸に取付けられている。
【００１３】
図２に詳しく示すように、筐体ブロック２０には、レンズホルダ８を配置するための開口２１と、ＬＤ６の本体部を配置するための開口２２と、ＬＤ６のフランジ部を配置するための開口２３と、光路用の開口２４とが連続的に形成されている。開口２３の光軸方向の長さは、ＬＤ６のフランジ部全体が嵌合してリード部のみが筐体ブロック２０の側面３１から露出するように設定されている。また、筐体ブロック２０には、この発光側の開口２１〜２３と同軸に、分波フィルタ５を光軸に対して斜め４５°に取付けるための取付面２５と、レンズホルダ１４を配置するための開口２６と、光路用の開口２７とが形成されており、光ファイバ１２は筐体ブロック２０の側面２８に取付けられる。さらに、筐体ブロック２０には、発光側の開口２１〜２３と平行に、レンズホルダ１１を配置するための開口２９と、ＰＤ９の本体部を配置するための開口３０と、反射ミラー１５を光軸に対して斜め４５°に取付けるための取付面３２とが形成されている。ＰＤ９はフランジ部およびリード部が筐体ブロック２０の側面３１から露出するように取付けられ、したがって、ＬＤ６はＰＤ９よりＰＤ９のフランジ部分だけ内側に取付けられる。分波フィルタ５の取付面２５と反射ミラー１５の取付面３２に垂直な前方はそれぞれ大きく開放しており、これらの開放部分に対応する切欠き２５ａ，３２ａが筐体ブロック２０に形成されている。これら切欠き２５ａ，３２ａは取付面２５，３２から筐体ブロック２０の外表面まで達しており、各切欠き２５ａ，３２ａの断面積は対応する分波フィルタ５および反射ミラー２５の面積よりも広くなっている。なお、筐体ブロック２０にはビス穴３３と係合溝３４が形成されており、ビス穴３３は光送受信モジュールを電子機器のシャーシやプリント基板等に固定するためのビス（図示せず）の挿入用穴であり、係合溝３４はビス止め時に光送受信モジュールが回転することを防止するためのものである。
【００１４】
このような形状の筐体ブロック２０は、例えばステンレス等の金属材を切削加工することによって形成されるが、取付面２５，３２の前方がそれぞれ切欠き２５ａ，３２ａによって大きく開放しているため、取付面２５，３２を形成する切削刃の邪魔になるものが存在せず、取付面２５，３２を簡単かつ高精度に加工することができる。また、切削加工の代わりにダイカスト等の金型で筐体ブロック２０を製造することも可能であり、この場合も、取付面２５，３２に対応する金型形状が単純化されるため、取付面２５，３２を簡単かつ高精度に加工することができる。
【００１５】
上記の如く構成された光送受信モジュールの組み立て作業を行う場合には、まず、筐体ブロック２０の発光側の光路上に分波フィルタ５、ＬＤ６、レンズホルダ８、レンズホルダ１４をそれぞれ固定し、ＬＤ６の送信光（波長λ１）がレンズ７と分波フィルタ５およびレンズ１３を介して正確な光軸で光ファイバ１２の端面に入射するように光ファイバ１２の光軸調整を行った後に、光ファイバ１２を溶接等で固定する。次に、筐体ブロック２０の受光側の光路上にレンズホルダ１１と反射ミラー１５をそれぞれ固定し、光ファイバ１２の端面から出射される受信光（波長λ２）がレンズ１３、分波フィルタ５、反射ミラー１５およびレンズ１０を介して正確な光軸でＰＤ９の受光面に入射するようにＰＤ９の光軸調整を行った後に、ＰＤ９を溶接等で固定する。次いで、筐体ブロック２０にコの字形のカバー４０を被着し、分波フィルタ５側と反射ミラー１５側の切欠き２５ａ,３２ａを防塵する。このカバー４０には分波フィルタ５により反射された光が戻らない角度で舌片４１が形成されている。最後に、図４に示すように、カバー４０の上からラベル４２を巻き付け、カバー４０を筐体ブロック２０に固定すると共に、舌片４１によって形成されるカバー４０の穴を塞ぐ。
【００１６】
なお、上記した第１実施例では、分波フィルタ５により反射された受信光を反射する反射部材として反射ミラー１５を用いた場合について説明したが、波長λ２の光を反射できる分波フィルタを反射部材として用いても良い。
【００１７】
また、上記した第１実施例では、ＬＤ６とＰＤ９を筐体ブロック２０の同一の側面３１に配置した場合について説明したが、レンズ１０を支持するレンズホルダ１１とＰＤ９を側面３１に直交する筐体ブロック２０の他の側面（図１の下端面）に配置することも可能である。この場合、反射ミラー１５（反射部材）が省略されるため、筐体ブロック２０は分波フィルタ５の取付面２５の前方が切欠き２５ａによって大きく開放されれば良い。
【００１８】
図５に示す第２実施例では、送信１波長（λ１）と受信２波長（λ２−１、λ２−２）を構成するために、第１実施例における反射ミラー１５の代わりに分波フィルタ１６を用いると共に、切欠き３２ａ側に受光ユニット５０が追加されている。受光ユニット５０の筐体ブロックには、分波フィルタ１６を透過したλ２−２の受信光を反射する反射ミラー５１と、レンズ５２を支持するレンズホルダ５３、およびＰＤ５４がＬＤ６とＰＤ９の各光軸に対して平行に取付けられ、また、反射ミラー５１の取付面側に筐体ブロックの外表面まで達する切欠き５１ａが形成されている。この場合も、反射ミラー５１の取付面の前方が切欠き５１ａによって大きく開放しており、この切欠き５１ａの断面積は対応する反射ミラー５１の面積よりも広くなっているため、受光ユニット５０に反射ミラー５１の取付面を簡単かつ高精度に加工することができ、反射ミラー５１の取付精度を向上させることができる。
【００１９】
このように構成された光送受信モジュールにおいて、送信時の動作は第１実施例と同一であるが、受信時の動作が異なる。すなわち、光ファイバ１２の端面から出射される波長λ２−１、λ２−２の受信光は、レンズ１３でコリメートされた後に分波フィルタ５により反射され、次いで分波フィルタ１６により波長λ２−１の受信光は反射され、波長λ２−２の受信光は透過する。分波フィルタ１６により反射された波長λ２−１の受信光は、第１の実施例と同様にレンズ１０により集光されてＰＤ９の受光面に入射し、他方、分波フィルタ１６を透過した波長λ２−２の受信光は、反射ミラー５１により反射された後、レンズホルダ５３により支持されたレンズ５２により集光されてＰＤ５４の受光面に入射する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２１】
送信光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される送信光をコリメートする第１のレンズが支持された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズによりコリメートされた光を透過する分波フィルタと、前記分波フィルタを透過した光を光ファイバの端面で集光する第２のレンズが支持された第２のレンズホルダとを１つの筐体ブロック内に収納して取付けると共に、前記光ファイバの端面から出射されて前記第２のレンズによりコリメートされ、前記分波フィルタにより反射された受信光を集光する第３のレンズが支持された第３のレンズホルダと、前記第３のレンズにより集光された光を受光する受光素子とを前記筐体ブロック内に収納して取付け、かつ、前記分波フィルタの取付面に垂直な前方が該分波フィルタの面積よりも広い断面積で開放するように前記筐体ブロックに切欠きを形成し、この切欠きが前記分波フィルタの取付面から前記筐体ブロックの外表面まで達するように構成すると、１つの筐体ブロック内に全ての光学部材が収納されるため、光ファイバと発光素子および受光素子の取付精度を高めることができ、組み立てコストも低減することができ、しかも、分波フィルタの取付面を筐体ブロックに簡単かつ高精度に加工することができ、分波フィルタの取付角度の精度を高めることができる。
【００２２】
また、前記分波フィルタと前記第３のレンズとの間の光路中に受信光を反射する反射部材を配置した場合、反射部材の取付面に垂直な前方が該反射部材の面積よりも広い断面積で開放するように筐体ブロックに切欠きを形成すると共に、この切欠きが反射部材の取付面から筐体ブロックの外表面まで達するように構成すると、反射部材の取付面も筐体ブロックに簡単かつ高精度に加工することができるため、分波フィルタと反射部材の両方の取付角度の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る光送受信モジュールの断面図である。
【図２】該光送受信モジュールに備えられる筐体ブロックの断面図である。
【図３】該光送受信モジュールの分解斜視図である。
【図４】該光送受信モジュールの外観図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る光送受信モジュールの断面図である。
【図６】従来の光送受信モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
５分波フィルタ
６ＬＤ（レーザダイオード）
７，１０，１３レンズ
８，１１，１４，５３レンズホルダ
９，５４ＰＤ（フォトダイオード）
１２光ファイバ
１５，５１反射ミラー
２０筐体ブロック
２１，２２，２３，２４，２６，３０開口
２５，３２取付面
２５ａ，３２ａ，５１ａ切欠き
５０受光ユニット

Claims

送信光を出射する発光素子と、前記発光素子から出射される送信光をコリメートする第１のレンズが支持された第１のレンズホルダと、前記第１のレンズによりコリメートされた光を透過する分波フィルタと、前記分波フィルタを透過した光を光ファイバの端面で集光する第２のレンズが支持された第２のレンズホルダとを１つの筐体ブロック内に収納して取付けると共に、
前記光ファイバの端面から出射されて前記第２のレンズによりコリメートされ、前記分波フィルタにより反射された受信光を集光する第３のレンズが支持された第３のレンズホルダと、前記第３のレンズにより集光された光を受光する受光素子とを前記筐体ブロック内に収納して取付け、
かつ、前記分波フィルタの取付面に垂直な前方が該分波フィルタの面積よりも広い断面積で開放するように前記筐体ブロックに切欠きを形成し、この切欠きが前記分波フィルタの取付面から前記筐体ブロックの外表面まで達するように構成したことを特徴とする光送受信モジュール。
請求項１の記載において、前記筐体ブロック内に前記分波フィルタにより反射された受信光を前記第３のレンズに向けて反射する反射部材を収納して取付け、前記反射部材の取付面に垂直な前方が該反射部材の面積よりも広い断面積で開放するように前記筐体ブロックに切欠きを形成すると共に、この切欠きが前記反射部材の取付面から前記筐体ブロックの外表面まで達するように構成したことを特徴とする光送受信モジュール。