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CN1257618C - 光通信模块及单芯双向光通信模块 - Google Patents

光通信模块及单芯双向光通信模块 Download PDF

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CN1257618C CNB031027555A CN03102755A CN1257618C CN 1257618 C CN1257618 C CN 1257618C CN B031027555 A CNB031027555 A CN B031027555A CN 03102755 A CN03102755 A CN 03102755A CN 1257618 C CN1257618 C CN 1257618C
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Abstract

本发明的光通信模块具有光纤、将所述光纤出射的光变换为电信号用的受光元件、以及使所述光纤出射的光与所述受光元件耦合的接收光学部，所述接收光学部具有将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统、以及配置在被光通信模块的一部分反射的模块反射光的至少一部分所照射的位置上用来抑制所述模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部。所述光通信模块及采用它的单芯双向光通信模块能够用一条光纤进行全双工方式的通信，SN比高，价廉而且小型。

Description

光通信模块及单芯双向光通信模块
技术领域
本发明涉及将光纤作为传输媒体能够收发光信号的光通信模块及利用一条光纤能够双向收发光信号的单芯双向光通信模块。
背景技术
如图16所示，光通信链路3具有光纤2及各光通信模块1。上述光纤2是根据传输的数据信号，用来传输适于光传输的调制光。分别连接上述各光通信模块1，使其在光纤2的两端进行光耦合。
光通信链路3根据其通信形态，分为几种。上述各通信形态若大致分类，有以下几种情况。即1)是光纤2为单条(单芯)及多条的情况；2)是对信号进行双向通信及单向通信的情况；3)是对信号同时进行通信(全双工)及半双工通信的情况。通常，利用将它们组合(例如单芯全全工通信)的方式进行光通信。
以往，在采用多条光纤的全双工通信方式中存在的问题是，光通信模块难以小型化，随着传输距离延长，光纤的成本增加。
为此，提出了一种光通信模块的方案，即采用一条光纤能够进行全双工方式的光通信(单芯全双工方式)。特别是近年来随着塑料光纤(下面称为POF)的降低损耗及拓宽频带，正逐步应用于家庭内通信及电子装置间的通信。POF由于其直径为较大的口径，达到1mm，因此容易与光通信模块耦合，能够形成光纤与光通信模块可简单插拔的光通信链路。
在利用一条光纤进行全双工通信的光通信模块中，由于用同一条光纤进行发送与接收，因此重要的是要抑制(如果可能则要防止)发送光与接收光之间的干扰。作为发送光与接收光产生干扰的原因有以下几种情况。即1)发送光在入射光纤时在光纤端面进行反射的情况(下面称为近端反射)；2沿光纤传播的发送光在由光纤出射时在光纤端面进行反射的情况(下面称为远端反射)；3)由通信对方的光通信码块进行反射的情况(下面称为对方模块反射)；4)因光通信模块内的内部散射光而引起的情况(下面称为内散射光)。其他还存在电及电磁干扰的问题。
另外，在将光纤作为传输媒体的光通信链路中，为了得到高的SN比(Signalto Noise Ratio，信噪比)，重要的是使光纤出射的接收光以高效率与受光元件耦合。
通过增大受光元件的受光面积，能够提高接收效率。但另一方面，若增大受光面积，则受光元件的寄生电容分量增加，因此随着传输速度加快，为了抑制上述寄生电容分量的不良影响，必须减小受光面积。根据这些情况，很难使接收光与受光元件相互以高效率耦合。
作为光纤与受光元件的耦合方法，一般的方法是在光纤与受光元件之间配置透镜或反射镜等光学系统，将从光纤出射的接收光进行聚焦，使其与受光元件耦合。
特别是在日本专利特开昭63-90866号公报(公开日：1988年4月21日)及特开2000-180601号公报(公开日：2000年6月30日)中揭示了一种方法是利用具有旋转椭圆体等曲面的聚焦反射镜，使光纤与半导体元件(发光元件或受光元件)耦合。上述方法能够使光纤与半导体元件相互以高效率耦合。
即通过将光纤的出射点与受光元件(发光元件)分别配置在旋转椭圆体的两个焦点，能够使光纤出射的光近似100％聚焦在受光元件上。
但是，在特开昭63-90866号公报及特开2000-180601号公报揭示的方式中，由受光元件反射的光也再次被聚焦反射镜反射，以高效率作为反射光返回光纤。这样产生的问题是上述反射光沿光纤传输，对通信对方一侧的光通信模块将产生不良影响。例如产生的问题是，由于上述反射光返回通信对方一侧的发光元件，使得上述发光元件的正待状态变得不稳定。特别是在进行单芯全双工通信的情况下，如上所述，由于因对方模块反射而引起的干扰增加，因此就成为使SN比下降的原因。
另外，揭示的聚焦反射镜方式，由于只能配置接收光学系统或发送光学系统的一个系统，因此例如在采用聚焦或发送光学系统的一个系统，因此例如在采用聚焦反射镜作为接收光学系统时，就没有配置发送光学系统的空间，不能适用于单芯全双工通信。
发明内容
本发明的目的是鉴于上述各种问题，在于提供廉价小型的光通信模块与采用它的单芯双向光通信模块，所以光通信模块的接收效率高，而且能够一直被受光元件反射的光再返回光纤，能够利用一条光纤进行全双工方式的双向通信，另外因对方模块反射、近端反射及内散射光而引起的光干扰及电干扰少，能够得到高的SN比。
为了达到上述的目的，本发明的光通信模块的构成如上所述，其特征在于，在将光纤出射的光与受光元件耦合的接收光学部，设置将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统、以及用于抑制所述光通信模块的一部分反射的模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部，所述干扰抑制部配置在被模块反射光的至少一部分所照射的位置上。
根据上述构成，由于能够利用聚焦光学系统高效率地将接收光导向受光元件，同时利用干扰抑制部抑制模块反射光再与光纤耦合，因此能够减少返回光对对方模块产生的不良影响，能够得当稳定性能的光通信链路。
为了达到前述目的，本发明的单芯双向光通信模块是用于利用一条光纤进行光信号收发的光通信链路的单芯双向光通信模块，其特征在于，具有：生成发送光的发光元件、接收从光纤出射的光的受光元件、使发光元件出射的光与光纤耦合的发送光学部、以及使光纤出射的光与受光元件耦合的上述接收光学部，所述接收光学部具有将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统，以及用于抑制所述光通信模块的一部分反射的模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部，所述干扰抑制部配置在被模块反射光的至少一部分所照射的位置上。
根据上述构成，能够适合单芯全双工通信，能够适合单芯全双工通信，能够得到接收效率高、因对方模块反射而引起的干扰少的单芯双向光通信模块。
本发明的还有的其他目的、特征及优点，根据下述的内容将十分清楚。另外，本发明的有益之处通过参照附图的下述说明将完全明白。
附图说明
图1为说明本发明的光通信模块有关的第1实施形态的构成示意图
图2为说明本发明的光通信模块的发送区区与接收区域的示意图。
图3为说明本发明的发区区域与接收区域的分离方法的示意图。
图4为说明本发明的光通信模块防止因内散射光而引起的干扰的方法的示意图。
图5为说明本发明的光通信模块的对方模块反射防止原理的示意图。
图6为比较以往技术与本发明的示意图，图6(A)所示为以往技术，图6(b)所示为本发明。
图7所示为本发明的接收光反射镜与干扰抑制部的配置的示意图。
图7(a)所示为上述干扰抑制部相对于接收光反射镜处于靠近光纤一侧的情况，图7(b)所示为上述干扰抑制部相对于接收光反射镜处于远离光纤一侧的情况。
图8为说明本发明的光通信模块的棱镜部的示意图。
图9为说明本发明的光通信模块在倾斜端面光纤情况下的构成示意图。
图10为说明本发明的光通信模块在球型端面光纤情况下的构成示意图。
图11为说明本发明的光通信模块的棱镜形状的示意图。
图12所示为本发明的光学构件一个例子的立体图。
图13为说明本发明的光通信模块有关的第2实施形态的构成示意图。
图14为说明本发明的光通信模块有关的第2实施形态的构成示意图。
图15为说明本发明的光通信模块有关的第3实施形态的构成示意图。
图16为说明光通信链路的构成示意图。
具体实施方式
(第1实施形态)
下面根据图1说明本发明有关的第1实施形态。在本实施形态中，如图1及图2所示，对于能够适合单芯全双工通信的光通信模块1及采用它的单芯双向光通信模块进行说明。
上述光通信模块1具有生成基于数据信号的调制光即发送光21的发光元件4、接收来自光纤2的接收光22并生成数据信号用的受光元件5、将发光元件4出射的发送光21聚焦并与光纤2耦合的发送透镜(发送光学部)6、将光纤出射的接收光22进行反射并与受光元件5耦合的接受光反射镜(聚焦光学系统)7、以及防止被受光元件5反射的接收部反射光19与光纤2耦合的干扰防止部(干扰抑制单元)8(图1中与接收光反射镜7的曲面连续的水平部分)。所谓上述水平部分是沿着与光通信模块1耦合的光纤2的端面部分光轴方向延伸的部分。
发送透镜6、接收光反射镜7及干扰防止部8一起形成光学构件10。发光元件4配置在SiC等散热特性优异的辅助支架12上。这些构成部分在芯座位上定位配置。芯座13与未图所示的电路电气连接。
利用发光元件4生成的发送光21根据发光元件4的反射角，呈放射状发散。然后，利用发送透镜6变换为任意的数值孔径，进行聚焦，通过具有透光性的光学构件10，与光纤2耦合。光纤2出射的接收光22的一大半利用接收光反射镜7向受光元件5的方向反射，同时利用具有曲率的接收光反射镜7聚焦，与受光元件5耦合。光学构件10为块状，由成型性及透光性优异的PMMA等制成。
这样，在将发送光21与接收22在光纤2的口径内进行空间分离时，由光纤2出射的接收光22中，由发送光21入射位置出射的接收光22不与受光元件5耦合。为此，将发送光21入射的光纤2的位置(发送区域)作为光纤2的更外圈部分，而且面积小，通过这样能够增大光纤2的端面上发送区域以外的接收区域的面积，因此能够使接收光22高效率地与受光元件5耦合。
光学构件10在发送21出射的面上具有相对于光纤2的光轴倾斜的棱镜部11，使发送光21折射，入射至光纤2。另外，干扰防止部8的一部分(遮光部9)与光纤2接触或接近光纤2配置。
这里，在图1中遮光部9为了强调起见，用斜线表示，但实际上是干扰防止部8的一部分，与干扰防止部8没有区别。接收光反射7及干扰防止部8都是用薄膜反射镜形成。
入射至光纤2的发送光21的一部分，在光纤2的端面被反射。发送光21的曲光纤2反射的反射光利用干扰防止部8(的遮光部9)加以遮挡，不与受光元件5耦合，能够防止因近端反射而引起的干扰。
本发明的光通信模块1的特征在于配置了干扰防止部8。作为该干扰防止部8的作用主要有以下四点。即(1)确保发送光通过的区域，使其适合单芯双向通信，同时得到大的接收区域；(2)将发送部分与接收部进行光隔离，减少因近端反射及内散射光而引起的干扰；(3)减少因对方模块反射而引起的干扰；(4)减少电磁干扰。
下面依次详细叙述这些作用。首先根据图2及图3说明发送区域与接收区域的隔离方法。
在利用一条光纤2在空间隔离发送光与接收光时，如图2所示，通过减小光纤2的发送光21进行耦合的发送区域，能够增大接收区域，能够增加可利用的接收光22，因此能够得到接收效率高的光通信模块1。
因此，重要的是，进行发送光21与接收光22相互间隔离时如何减少光损耗。在以往提出的采用聚焦反射镜的方式中，由于只能配置接收光学系统，因此不能适合单芯双向通信。
在本实施形态中，在具有以往聚焦反射镜工作用的接收光反射的与配置受光元件5的反面一侧(图1的上侧)使发送光21通过，这样能够适合单芯双向通信。
再有，如图3所示，使干扰防止部8的曲率与接收光反射镜7的曲率不同，使得在图3的上部侧(发送光21通过的一侧)的发送光21的光路上不配置干扰防止部8，这样确保发送光21在光学构件10内通过的区域。
在照原样采用以往的聚焦反射镜23(图3的双点划线)时，由于聚焦反射镜23与发送光21相互干扰，因此必须将聚焦反射镜23配置在图3的更下方，图2所示的接收区域变小，所以接收效率降低。
另外，在本实施形态所示的方式中，由于利用薄膜的接收光反射7及干扰防止部8进行发送光与接收光的分离，因此能够使分离部分的损耗实际上为零。另外，能够使发送光21在接收光反射镜7及干扰防止部8的极其附近通过，能够使发送区域与接收区域的边界基本上消失，能够更扩大接收区域。
再有，在本实施形态所示的方式中，由于利用棱镜部11将发送光21从光纤2的外围方向向中心部分(中心轴即光轴)方向折射，使其入射至光纤2，因此能够使发送区域更偏向光纤2的外围部，能够更扩大接收区域，能够得到高的接收效率。
下面根据图4说明防止因近端点反射及内散射光而引起的干扰的原理。发送光21被光学构件10的棱镜部11折射，从光纤2的外围部入射至光纤2。其反射光(发送反射光17)向光纤2的中心部分方向反射。
由于光学构件10的棱镜部11的前端而且是干扰防止部8的一部分的遮蔽光部分9设置在与光纤2接触，或者相隔几十微米至几百微米的位置，因此发送反射利用干扰防止部8的与配置受光元件5一侧相反的表面(遮光部9)被反射(遮光)，不向受光元件5的方向入射。
另外，由发光元件4发射的发送光21的一部分不入射至发射透镜6，成为散射光18，在光通信模式1内进行散射。由于受元件5利用接收光反射镜7及干扰防止部8与发送侧(图4的配置发光元件4等的方向)光隔离，因此能够防止散射光18与接收元件5耦合。
再有，即使由于发光元件4的装配公差，发光元件4产生位置偏移时，也由于未预计到的散射光18没有入射至受光元件5，因此能够放宽发光元件4的装配公差，能够降低装配成本。
另外，发送反射光17也成为散射光，虽在光通信模块1内进行散射，但根据同样的理由，不与受光元件5耦合。即接收光反射镜7及干扰防止部8将接收光22反射及聚焦，使其与接收元件5耦合，同时具有将发送反射光17及散射光18与受光元件5隔离的作用。
再有，由于利用接收光反射镜7及干扰防止部8将受光元件与发送光21隔离，因此还具有下述效果，既可以不考虑散射光的影响，而决定受光元件5的配置，光通信模块1的设计自由度将增加，能够采用容易组装调整的配置。
下面根据图5说明防止因对方模块反射而引起的干扰的原理。在本实施形态所示的光通信模块1中，作为对方模块反射产生的主要原因有两个，既一个主要是在接收元件5的表面反射的接收部反射光19，另一个是由于光纤2出射的接收光22的一部分在光学构件10的照射面(主要是棱镜部11)反射的棱镜反射光20再与光纤2耦合的情况。
受光元件5的受光面通常例如用氮化硅等薄膜进行防反射层处理，通过这样减少接收光22的反射，提高受光效率。但是，很难完全防止受光元件5产生的反射，另外有的情况下，因接收光22的入射角度不同，反射率会增加。
接收部发射光19的大部分设定为向干扰防止部8的方向反射，另外在干扰防止部8反射的接收部反射光19设定为不与光纤2耦合。通过这样，能够减少因对方模块反射而引起的干扰。
下面将以往提出的采用聚焦反射镜23的光通信模块与本实施形态进行比较。如图6(a)所示，作为以往提出的聚焦反射镜23的形状，例如采用旋转椭圆体，将光纤2及受光元件5分别配置在旋转椭圆体的两个焦点位置，通过这样一提高效率进行接收。
但是，在以往提出的采用聚焦反射镜23的情况下(图6(a))，接收部反射光19被聚焦反射镜23反射，再与光纤2耦合，产生因对方模块反射而引起的干扰。
而如本实施形态那样，采用接收光反射镜7及干扰防止部8的情况下(图6(b))，由于接收部反射光19利用干扰防止部8向不与光纤2耦合的方向进行反射，因此能够防止与光纤2耦合。
接收光反射镜7可以采用旋转椭圆体或球面分曲面，干扰防止部8可以采用与该曲面连续的圆筒面等。通过使干扰防止部8与接收光反射镜采用不同的曲率及形状，就容易防止接收部反射光19返回光纤2。另外，在图6(b)中，为了与以往进行比较，采用不适合单芯全双工方式的配置(仅仅是接收来自光纤2的接收光22的功能)。
干扰防止部8若仅考虑减少因对方模块反射而引起的干扰的目的，也可以利用反射率低(光吸收率高)的材料。通过吸收接收部反射光19，能够真正防止对方模块反射。
但是，通过这样配置，使得由光线2出射的接收光22的一部分也照射干扰防止部8，与受光元件5耦合，就能够得到更高的接收效率。在这种情况下，干扰防止部8的反射率最好设定得较高。
另外，由于接收光反射镜7与干扰防止部8的放射镜膜能够同时形成，因此若考虑生产率，最好采用相同的反射膜。另外，也可以不使干扰防止部8与接收光放射镜7连续地形成，而配置在光通信模块内1的其他部分。
但是，由于为了适合单芯双向通信，发送与接收区域的隔离不明确，因此容易增加因近端反射而引起的干扰及因内散射光而引起的干扰，所以最好将接收光反射镜7与干扰防止部8互相连续地形成。干扰防止部8具有防止因对方模块反射而引起的干扰的作用，同时由于使发送与接收的区域明确地隔离，因此具有防止两者干扰的作用。
下面根据图7(a)说明接收光反射7及干扰防止部8的位置。将光纤2的光轴中心沿接收光反射镜7的方向延长，设这时与接收光反射镜7的交点为A点，受光元件5的受光面的中心为B点，这时最好B点比A点处于光纤2一侧，而且将干扰防止部8配置在比A点更靠光纤2的一侧。
通过这样配置，用接收光反射镜7反射的接收光22的大部分向光纤2方向(图7(a)的左侧方向)反射，入射至受光元件5。即上述接收光22向不超过在上述A点的与上述光轴垂直的平面的方向反射。因此，接收部反射光19也向着在光纤2方向上配置干扰防止部8的方向反射，干扰防止部8的形状可以这样设定，使得将该接收部反射光19向不与光纤2耦合的方向反射，通过这样能够防止对方模块反射。
另外，如图7(b)所示，也可以将A点配置在比B点靠近光纤2一侧，而且将干扰防止部8配置在比A点更远离光纤2的位置。在该配置中，如图7(b)所示，与图7(a)的配置相反，通过使接收部反射光19向远离光纤2的方向反射，能够防止对方模块反射。另外，在图7(b)配置的情况下，接收光反射镜7的一部分变成遮光部9，能够防止因近端反射而引起的干扰。
关于棱镜反射光20，通过优化棱镜部11的倾斜角度，即使棱镜反射光20入射至光纤20，也能够使其不耦合。即，只要使棱镜反射光20以大于光纤2的数值孔径的角度入射至光纤2即可。为此，只要设定棱镜部11的倾斜角度α(参照图5)为大于光纤2的NA(数值孔径)左右即可。例如，在采用NA0.3的光纤2时，倾斜角α只要在10°以上即可，最好在17°以上即可。
但是，在增大棱镜部11的倾斜角度α时，发送光21对光纤2的入射角度也增大，有的情况下发送光21的耦合效率会降低，或者变成仅以高次模式激振。因此，必须考虑兼顾两者来设定棱镜部11的倾斜角度α。
另外，也可以如图8所示，在光学构件10中的仅仅发送光21通过的部分，不形成棱镜部11，相对于光纤2的光轴方向形成垂直端面，而在发送光21不通过的部分形成倾斜角大的棱镜部11。在这种情况下，从不形成棱镜部11反射的棱镜反射光20虽成为对方模块反射，但由于使其面积足够小，因此能够减少它的影响。
或者，也可以减小发送光21通过部分的棱镜部11的倾斜角度、而增大其他部分的棱镜部11的倾斜角度(将棱镜部11形成为2段)。另外，也可以对接收光22照射的光学构件10的表面(形成棱镜部11的表面)施加AR(防反射)层，减少反射率。
下面说明因光纤2的远端反射而引起的干扰。如图1所示，在光纤2的端面相对于光轴为垂直时，由于光纤2与空气的折射率之差，会产生相对于出射光量的约4％的远端反射。该远端反射通过设法改变光纤2的端面形状能够减少。
例如有这样的方法，一种是如图9所示使光纤2的端面相对于光轴倾斜的方法，另一种是如图10所示使光纤2的端面形成为曲面形成为曲面的方法。无论哪一种方法，都是改变在光纤2的端面产生的远端反射光37的方向，使其为大于光纤2的数值孔径的角度，通过这样使远端反射光37不在光纤内传输。
对于POF，将端面与任意形状的加垫板压紧，使其熔融，通过这样能够很容易进行倾斜加工或球面加工。下面说明在这样改变光纤2的端面形状时与光通信模块1的光耦合状态。
在使光纤2的端面倾斜时，如图9所示，将光纤2的发送光21出射的一侧(图9的上侧)固定在2的截面为钝角的一侧，使其与光通信模块1耦合。通过这样配置，由于发送光21在光纤2的发送反射光17向光纤2的外围部方向(沿光纤2的径向向外)反射，因此能够有效地减少因近端反射而引起的干扰。
另外，从光纤2出射的接收光22在出射时，由于光纤2端面的倾斜，向受光元件5一侧(图9的下方)折射。这样，由于从发送区域出射的光的一部分也入射至接收光反射镜7内，因此能够更提高接收效率。光纤2的端面倾斜角度β设定为光纤2的数值孔径左右，通过这样能够有效减少远端反射。设NA为0.3的光纤2的倾斜角度β为80°时，远端反射减少为0.4％。
在使光纤2的端面为曲面时(图10)，由于不需要像倾斜的情况那样要决定光纤2相对于光通信模块1的方向，因此能够很容易地插拔光纤2。另外，通过使发送光21向光纤2的外围部附近入射，能够与使光纤2倾斜的情况相同，使反射光17向光纤2的外围部方向反射，能够有效减少因近端反射而引起的干扰。再由于从光纤2出射的接收光22的一部分，利用光纤2的球形端面进行聚焦后出射，因此能够提高接收效率。
另外，在光纤2的端面为倾斜面或球面时，入射至光纤2的发送光21由于端面形状产生折射。为了提高发送光21与光纤2的耦合效率，必须减小折射的发送光21相对于光纤2的光轴的角度。为此，最好，如图11所示，使棱镜部11为反方向的倾斜面。所谓反方向的倾斜面的倾斜，是相对于垂直于光纤2的光轴的虚拟面，随着远离上述光轴，越接近光纤2。
如上所述，通过使光纤2的端面为倾斜或曲面，能够减少因远端反射而引起的干扰，同时能够更提高接收效率。
下面说明防止电磁干扰的方法。
在图1中，芯座13与受光元件5的接地电极连接。辅助支架12用Sic等绝缘体形成，发光元件4与受光元件5相互电气隔离。另外，接收光反射镜7及干扰防止部8与光学构件10的下部电极16导通，利用电极16与芯座13电气连接。即从发光元件4来看，受光元件5利用接收光反射镜7、干扰防止部8及芯座13进行屏蔽，通过这样抑制电磁干扰。
接收光反射镜7及干扰防止部8是从图1的光学构件10的下侧通过蒸镀铝或金等反射率高、具有导电性的材料而形成。与此同时，形成电极16。由于接收光反射镜7、干扰防止部8及电极16构成光学构件10的下部整个表面，因此不需要利用掩膜等形成图形，而能够采用简单的方法来形成。
另外，发光元件4及监控光电二极管14利用发送部分罩壳15覆盖。发送部分罩壳15与光学构件10及芯座13封接，将发光元件4与外气隔开并密封。发送部分罩壳15还与芯座13电气连接，还具有将发光元件4与外部电磁屏蔽的作用。另外，由于使用光学构件10的一部分作为发光元件4的封接构件的一部分(相当于通常的玻璃罩壳)，因此能够减少零部件数量，能够降低零部件成本，同时还能够简化制造工序。
下面说明图1所示的光通信模块1的各构成零部件。
作为光纤2，最好采用例如POF等的多模光纤。POF的纤芯用PMMA(PolyMethylMetha Acrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)或聚碳酸酯等透光性优异的塑料构成，包层用比上述纤芯的折射率低的塑料构成。
采用这样的光纤2，与石英光纤相比，由于容易将其纤芯的直径增大为约200μm至约1mm，因此容易与光通信模块1进行耦合调整，能够得到廉价的双向通信链路3。如本实施形态所示，在将发送光21与接收光22相互进行空间隔离时，光纤2的纤芯最好采用直径为1mm左右的纤芯。
另外，也可以采用纤芯由石英玻璃构成、包层用聚合物构成的PCF，PCF与POF相比，其特征是价格虽然高，但传输损耗小，传输频带宽。因此，将PCF作为传输媒体，能够得到可进行长距离通信或更高速通信的双向光通信链路3。当然，也可以使用石英光纤。
作为发光元件4，可以采用半导体激光器或发光二极管(LED)。作为发光元件4的波长，最好为能够使得所使用的光纤2的传输损耗少的波长，并且是廉价的。例如，在采用POF作为光纤2时，可以采用DVD等有批量效应的波长650nm的半导体激光器。另外，在发光元件4的后部配置监控光电二极管14，利用上述监控光电二极管14使发光元件4的光量保持一定。
作为受光元件5，采用将接收的调制光的强弱变换为电信号的、在发光元件4的波长区域灵敏度高的光电二极管，例如采用将硅作为材料的PIN光电二极管或雪崩光电二极管等。
图12所示为光学构件10的一个例子。光学构件10是将PMMA或聚碳酸酯等塑料作为材料，利用注射成形等方法制成。然后，在形成接收光反射镜7及干扰防止部8的反射面的一侧，利用蒸镀法等形成铝或金等反射率高的金属薄膜。接收光反射镜7及干扰防止部8是通过从光学构件10的下侧蒸镀上述金属，可不利用掩膜等形成图形，而能够采用简单的方法形成。
另外，在光学构件10的下表面中的与芯座13接触的表面上，形成电极16(图12的背面)。电极16与接收光反射镜7及干扰防止部8同时利用蒸镀法等形成，至少其一部分与接收光反射镜7及干扰防止部8连接(导通)。接收光反射镜7及干扰防止部8最好连续形成。通过连续形成，在两反射镜之间不产生光耗损，接收效率提高，另外因内散射光及对方模块反射而引起的干扰也能够有效减少。
再有，模具加工容易，能够提高生产率。接收光反射镜7采用旋转椭圆体及球面等曲面的一部分，干扰防止部8采用将其截面(椭圆或圆)延长的形状。通过采用这样的形成，利用成型方法进行制造容易，能够得到适合批量生产的光通信模块1。在光学构件10上分别形成将发送光21聚焦后与光纤2耦合的发送透镜6，使发送光21折射后入射至光纤2的棱镜部11，以及未图示的用于使发光元件4及受光元件5对准位置的定位用凹凸部。
通过这样，使一个光学构件10具有多种功能，能够大幅度减少构成零部件，能够降低装配时的公差，因此能够得到低成本，小型的光通信模块1。
再有，在一个芯座13上能够分别将发光元件4，受光元件5及光学构件10与光纤2的光轴平行配置，不需要复杂的装配工作，能够减少工序数量。
如上所述，通过采用第1实施形态所示的光通信模块1，由于能够防止因近端反射、远端反射、对方模块反射及散射光产生的内散射光而引起的干扰，另外也能够减少电磁干扰，因此能够利用一条光纤2进行全双工方式的双向光通信。
特别是，由于接受光反射镜7及干扰防止部8的作用，接受效率高，因对方模块反射而引起的干扰减少，因此能够得到高的SN比。另外，通过使一个光学构件10具有多种功能，能够得到低成本、小型而且能够简单制成的光通信模块1。
本实施形态是一个例子，但不限定于该结构。本发明的特点在于，是利用干扰防止部8减少对方模块反射，例如采用透镜等其它聚焦光学系统代替接收光反射镜7，也能够得到同样的效果。
(第2实施形态)
下面根据图13说明第2实施形态。这里，在该第2实施形态中，对于与第1实施形态中说明的部分具有相同功能的零部件，赋予与第1实施形态相同的零部件编号，并省略其说明。
在第1实施形态中，所示的是适合单芯全双工通信的光通信模块1的一个例子，而在本实施形态中所示的是适合单芯单向通信的光通信模块1的一个例子。图13所示为本实施形态的光通信模块1的示意图。在图13中表示单芯单向通信中的接收侧的光通信模块1。
从未图示的对方一侧模块发送的接收光22沿光纤2出射，其大部分利用接收光反射镜(聚焦光学系统)7反射，同时聚焦、并与受光元件5耦合。由受光元件5反射的接收部反射光19的大部分，利用干扰防止部8向不与光纤2耦合的方向反射，与光纤2不耦合。
在单芯单向通信中，虽不象单芯全双工通信那样，因对方模块反射而引起的干扰直接使SN比降低，但由于返回对方一侧模块的发光元件，容易使振荡状态不稳定，在发送光(接收光22)上叠加噪声。为此，利用干扰防止部8使得接收部反射光19不与光纤2耦合，通过这样能够得到更稳定的光通信链路。
下面说明接收光反射镜7及干扰防止部8的配置。从光纤2出射的接收光22以光纤2的数值孔径(NA)决定的发射角度(Sinθ＝NA)进行发射。为了提高接收效率，必须这样配置，使得从光纤2出射的接收光22的大部分照射接收光反射镜7。
为此，只要这样配置接收光反射镜7，使得从光纤2以发射角度θ出射的光全部照射接收光反射镜7即可。即设光纤2的出射点(光纤2的光轴中心)为原点(0，0，0)，设光纤2的光轴方向为X方向，与X方向垂直的方向而且相互垂直的方向分别为Y方向及Z方向，则只要选择接收光反射镜7的形状及配置，使得位于接收光反射镜7的外周上的任意M点(Xm，Ym，Zm)始终满足下式即可。
(Ym2+Zm2)1/2/Xm≥Tan(θ)＝Tan(ArcSin(NAp))
然后，只要在其外周的任意位置配置干扰防止部8即可。干扰防止部8如图13所示，相对于光纤2的光轴，使其随着接近光纤2就接近上述光轴那样产生倾斜，通过这样能够更有效的更进一步可靠防止接收部反射光19返回光纤2。该倾斜角度γ若大于θ，则妨碍接收光22向接收光反射镜7的照射，因此最好小于θ。
另外，也可以如图14所示，将干扰防止部8不与接收光反射镜7连续形成，例如在光通信模块1的框架31上形成干扰防止部8。干扰防止部8采用光吸收率高的材料，吸收接收部反射光19，通过这样能够防止返回光纤2。该干扰防止部8作为框架31的一部分，通过这样能够减少光通信模块1的构成零部件。
如上所述，通过采用第2实施形态所示的光通信模块1，能够得到适合单芯单向通信，接受效率高，由接收部反射光19产生的返回光少而且稳定的光通信链路。另外，本实施形态所示的光通信模块1为一个例子，也可以改变其一部分而构成。另外，还通过采用第1实施形态所示的构成，也能够适合单芯全双工通信。
(第3实施形态)
下面根据图15说明第3实施形态。这里，在该第3实施形态中，对于与第1及第2实施形态中说明的部分具有相同功能的零部件，赋予与第1及第2实施形态相同的零部件编号，并省略其说明。
本实施形态的光通信模块1是与第1实施形态所示的光通信模块1相同，是能够适合单芯全双工通信的光通信模块。在本实施形态中采用的配置是，将用接收光反射镜7聚焦的接收光22再用接收透镜(第2聚焦光学系统)24进行聚焦，这样更提高接收效率。
接收透镜24是将受光元件5及配置在它附近的前置放大器25与进行外气密封的浇注部26一体形成。由于受光元件5及预置放大器25与外气密封，因此能够防止因时效劣化而引起的性能下降。另外，由于在浇注部26形成接收透镜24，因此能够实现小型化。
在接收光反射镜7的配置干扰防止部8的相反一侧，配置第2干扰防止部27。因接收部反射光而引起的干扰，根据与第1实施形态所示的相同的原理虽能够防止，但由接受元件5反射的接收部反射光(未图示)不是全部向干扰防止部8的方向反射，其一部分向不同的方向反射，其一部分向第2干扰防止部27照射。特别是有接收透镜24的情况，很难将接收部反射光的方向集中在一个方向，容易增加向第2干扰防止部27一侧反射而接收部反射光。
向第2干扰防止部27照射的接收部反射光是向与光纤2的方向不同的方向反射(或被吸收)。通过这样，能够防止对方模块反射返回光纤2。
另外，在接受透镜24反射的第2接收部反射光28也成为对方模块反射的原因。由于第2接收部反射光28取决于接受透镜24的形状而发散反射，因此难以限定其方向。为此，除了干扰防止部8，再配置第2干扰防止部27，通过这样能够有效减少因第2接收部反射光28产生的对方模块反射而引起的干扰。
另外，与第1实施形态所示那样仅用干扰防止部8减少因对方模块反射而引起的干扰的情况相比，还具有接收光反射镜7及接收透镜24的配置自由度增加，设计容易的效果。第2干扰防止部27相对于接收光反射镜7，配置在图15的右侧(即沿着光纤2的光轴方向，其中夹着接收光反射镜7的位置)。但也可以配置在低面方向的两侧(即相对于光纤2的光轴方向的两侧)。
再有，第2干扰防止部27还具有电极16的作用。第2干扰防止部27的一部分与接收光反射镜7及干扰防止部8导通，而且受光元件5及前置放大器25与接地电极29导通。另外，与第1实施形态所示的相同，第2干扰防止部27还由于将受光元件5与发光元件进行光电隔离，因此具有防止因内散射光引起的干扰及电或电磁干扰的作用。
发光元件4及辅助支架12配置在发送芯座30上。发送芯座20与光学构件10的一部分位置对准进行配置。发送芯座30与接收侧的接地电极29电气隔离。另外，发送芯座30还具有发光元件4进行散热的作用。
如上所述，通过采用第3实施形态所示的双向光通信模块1，同时采用聚光反射镜及接收透镜，能够提高接受效率，同时容易防止对方模块反射，内散射光，近端反射，乃至电或电磁干扰，另外小型，廉价，能够得到时效劣化少而且稳定的性能。
本发明的光通信模块，其特征在于，为了达到前述目的，在具有使光纤出射的光与受光元件耦合的接收光学部的光通信模块中，该接收光学部具有将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统，以及配置在被光通信模块的一个部分反射的模块反射光的至少一部分所照射的位置上用来抑制该模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部。
根据上述构成，由于能够利用聚焦光学系统高效率地将接收光导向受光元件，同时利用干扰抑制部抑制模块反射光再与光纤耦合，因此能够减少返回光对对方的光通信模块产生的不良影响，能够得到稳定性能的光通信链路。
在上述光通信模块中还可以是，所述聚焦光学系统为反射镜，将光纤出射的光进行反射，导向受光元件。
根据上述构成，利用反射镜改变方向，通过这样，能够任意选择光通信模块的光学系统配置，能够提高设计自由度。
在上述光通信模块中还可以是，所述聚焦光学系统为曲面，将光纤出射的光进行聚焦，导向所述受光元件。
根据上述构成，能够更高效率地使光纤出射的接收光与受光元件耦合。
在上述光通信模块中还可以是，所述干扰抑制部为光吸收体，通过吸收所述模块反射光，抑制与所述光纤耦合。
根据上述构成，通过吸收模块反射光，能够有效抑制返回光纤。
在上述光通信模块中还可以是，所述干扰抑制部为反射镜，通过将所述模块反射光进行反射，抑制与所述光纤耦合。
根据上述构成，通过使模块反射光向与光纤配置的不同方向反射，能够抑制返回光纤，同时还能够使照射干扰抑制部的接收光也与受光元件耦合，能够提高接受效率。能够同时形成聚焦光学系统及干扰抑制部的反射镜，能够降低成本。
在上述光通信模块中还可以是，所述干扰抑制部具有与所述聚焦光学系统不同的曲率。
根据上述构成，通过任意选择干扰抑制部的曲率，在干扰抑制部反射的模块反射光能够更难以返回光纤。另外，根据上述构成，容易确保发送区域，能够适合单芯双向通信。
在上述光通信模块中还希望是，使所述聚焦光学系统及干扰抑制部连续配置。
根据上述构成，能够减少在聚焦光学系统与干扰抑制部之间产生的光耗损，能够提高接受效率，另外还能够有效减少因内散射光及对方模块反射而引起的干扰。再有，模具加工容易，能够提高生产效率。
在上述光通信模块中还可以是，将所述受光元件的受光部分中心及所述干扰抑制部配置在比所述聚焦光学系统与所述光纤的光轴延长线的交点更处于所述光纤一侧。
根据上述构成，接收光反射光能够从聚焦光学系统向光纤一侧依次反射，能够有效抑制因对方模块反射而引起的干扰。
在上述光通信模块中还可以是，将所述聚焦光学系统与所述光纤的光轴延长线的交点配置在比所述受光元件的受光部分中心及所述干扰抑制部更靠所述光纤的一侧。
根据上述构成，模块反射光能够从聚焦光学系统向光纤的相反一侧依次反射，能够有效地抑制因对方模块反射而引起的干扰。
在上述光通信模块中还可以是，将所述干扰抑制部配置在所述聚焦光学系统的所述光纤一侧及其相反一侧的两侧。
根据上述构成，能够更有效地抑制对方模块反射返回光纤。特别是由于在配置透镜作为第2光学系统的情况，能够抑制产生的第2模块反射光，因此同时采用透镜及聚焦光学系统，能够力图提高接受效率。另外，聚焦光学系统及透镜的配置自由度增加，设计容易。
在上述光通信模块中还可以是，所述干扰抑制部采用使所述聚焦光学系统的截面部分延长的形状。根据上述构成，模具的加工容易，适合批量生产。
在上述光通信模块中还可以是，用所述干扰抑制部使所述光纤出射的光的至少一部分反射，使其导向所述受光元件。
根据上述构成，使干扰抑制部也有助于接收，通过这样能够更提高接受效率。
在上述光通信模块中还可以是，用所述干扰抑制部使所述光纤出射的光的至少一部分反射，使其导向所述受光元件。
根据上述构成，通过同时采用两个聚焦光学系统，能够力图提高接受效率。另外，各聚焦光学系统的配置自由度增加，设计容易。
在上述光通信模块中还可以是，所述第2聚焦光学系统与将受光元件相对与外气进行封装的浇注部一体形成。
根据上述构成，由于受光元件相对于外气进行封装，因此时效劣化减少。另外，由于第2光学系统与浇注部一体形成，因此能够实现光通信模块的小型化。
上述光通信模块还最好是，设所述光纤端面的中心部分为原点(0，0，0)，设光纤的光轴为X方向，其垂直方向为Y方向及Z方向，将所述聚焦光学系统的外周上的任意位置即一点用(Xm，Ym，Zm)表示，在设光纤的数值为NAp时，始终满足(Ym2+Zm2)1/2/Xm≥Tan(ArcSin(NAp))。
根据上述构成，通过满足上式，能够使光纤出射的接收光的大部分向聚焦光学系统照射，能够提高接受效率。
本发明的单芯双向光通信模块，其特征在于，为了达到前述目的，是用于利用一条光纤进行光信号收发的光通信链路的单芯双向光通信模块，具有：生成发送光的发光元件、接受从光纤出射的光的受光元件、使发光元件出射的光与光纤耦合的发送光学部、以及使光纤出射的光与受光元件耦合的接收光学部，该接收光学部具有上述任一项所述的构成。
根据上述构成，由于具有本发明的接收光学单元，因此能够适合单芯全双工通信，能够得到接受效率高，因对方模块反射而引起的干扰少的光通信链路。
在上述单芯双向光通信模块中还可以是，利用所述聚焦光学系统或所述干扰抑制部的至少一部分将所述发光元件与所述受光元件进行光分离，抑制所述发送光及由于所述光纤进行反射的发送光与所述受光元件耦合。
根据上述构成，能够抑制因近端反射或内散射光而引起的干扰，即使在单芯双全工通信中，也能够得到高的SN比。另外，由于发送部分与接受部分光隔离。因此能够不考虑两者光干扰的影响，决定发送部分及接受部分的配置，能够增加光通信链路中的设计自由度。
在上述单芯双向光通信模块中还可以是，所述发送光学部与所述接收光学部一体形成。
根据上述构成，能够得到小型，生产率高而且成本低的单芯双向光通信模块。
在上述单芯双向光通信模块中还可以是，至少所述发送光光学系统或所述干扰抑制部的任意之一与所述受光元件的电极电气连接。
根据上述构成，由于利用聚焦光学系统或干扰抑制部将受光元件与发光元件进行电屏蔽，因此能够在光通信链路中抑制因电或电磁噪声而引起的干扰。
在发明的详细说明项中所述的实施形态或实施例始终是为阐明本发明的技术内容，不应该狭义地解释为仅限定于那样的具体例子，在本发明的精神及下述的权利要求项的范围内，是可以进行各种改变。

Claims (19)

1.光通信模块，其特征在于，具有
光纤，
将所述光纤出射的光变换为电信号用的受光元件，
以及使所述光纤出射的光与所述受光元件耦合的接收光学部，
所述接收光学部具有将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统，以及用于抑制所述光通信模块的一部分反射的模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部，所述干扰抑制部配置在被模块反射光的至少一部分所照射的位置上。
2.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述聚焦光学系统为反射镜，用于反射光纤出射的光并导向受光元件。
3.如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，
所述聚焦光学系统为曲面形状，用于将光纤出射的光进行反射同时聚焦并导向所述受光元件。
4.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部为光吸收体，通过吸收所述模块反射光，抑制与所述光纤耦合。
5.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部为反射镜，通过将所述模块反射进行反射，抑制与所述光纤耦合。
6.如权利要求5所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部具有与所述聚焦光学系统不同的曲率。
7.如权利要求5所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部使所述光纤出射的光的至少一部分反射，导向所述受光元件。
8.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述聚焦光学系统与干扰抑制部互相连续配置。
9.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
将所述受光元件的受光部分的中心与所述干扰抑制部配置在比所述聚焦光学系统与所述光纤的光轴延长线的交点更靠近所述光纤的一侧。
10.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
将所述聚焦光学系统与所述光纤的光轴延长线的交点配置在比所述受光元件的受光部分的中心及所述干扰抑制部更靠近所述光纤的一侧。
11.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部分别配置在沿所述光纤的光轴且夹着所述聚焦光学系统的两侧。
12.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
所述干扰抑制部具有将所述光纤的光轴方向的所述聚焦光学系统的端部沿所述光纤的光轴方向延长的形状。
13.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
在所述聚焦光学系统与所述受光元件之间配置第2聚焦光学系统，同时在被该第2聚焦光学系统反射的第2模块反射光的至少一部分所照射的位置上，配置所述干扰抑制部。
14.如权利要求13所述的光通信模块，其特征在于，
所述第2聚焦光学系统与浇注部一体形成，所述浇注部用于将受光元件与外部空气隔绝。
15.如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，
设所述光纤端面的中心部分为原点(0，0，0)，设光纤的光轴为X方向，其垂直方向为Y方向及Z方向，将所述聚焦光学系统的外周上的任意位置即一点用(Xm，Ym，Zm)表示，在设光纤的数值孔径为NAp时，
设定所述该聚焦光学系统，使得满足(Ym2+Zm2)1/2/Xm≥Tan(ArcSin(NAp))。
16.一种单芯双向光通信模块，是用于利用一条光纤进行光信号收发的光通信链路的单芯双向光通信模块，其特征在于，具有
生成发送光的发光元件，
接收从光纤出射的光的受光元件，
使发光元件出射的光与光纤耦合的发送光学部，
以及使光纤出射的光与受光元件耦合的接收光学部，
所述接收光学部具有将光纤出射的光的至少一部分导向受光元件的聚焦光学系统，以及用于抑制所述光通信模块的一部分反射的模块反射光与所述光纤耦合的干扰抑制部，所述干扰抑制部配置在被模块反射光的至少一部分所照射的位置上。
17.如权利要求16所述的单芯双向光通信模块，其特征在于，
利用所述聚焦光学系统或所述干扰抑制部中的至少之一，将所述发光元件与所述受光元件进行光学分离，抑制所述发送光及被所述光纤反射的发送光与所述受光元件耦合。
18.如权利要求16所述的单芯双向光通信模块，其特征在于，
所述发送光学部与所述接收光学部一体形成。
19.如权利要求16所述的单芯双向光通信模块，其特征在于，
所述聚焦光学系统或所述干扰抑制部中的至少之一，与所述受光元件的电极电气连接。
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