JP4759380B2 - 光通信用光学プリズム及び光送受信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、波長分離膜、直角プリズム並びに半球面レンズを備えた光通信用光学プリズムと実装用支持部とを一体化した光学系、および、この光学系を、光送信器並びに光受信器が実装されている基板上に、サブマウントによって搭載した光送受信モジュールに関する。

２０００年に入り、メタリックケーブル配線を利用したＡＤＳＬによる高速通信が急速に伸び、ブロードバンド・サービスは高速インターネット・アクセスへと変化してきた。さらに、ＣＡＴＶ回線などのように映像伝送サービス向けに、電話局から各家庭までの区間を光ファイバで配線したＦＴＴＨ（Fiber To The home）による高速インターネット・アクセスの商用サービスが開始されてきた。現在では電柱やマンション等の集合住宅の屋内等に設置した光加入者線終端装置ＯＮＵ（光送受信モジュール）まで一本の光ファイバで双方向伝送することにより高速・広帯域サービスの対応が可能となっている。今後、さらなるＦＴＴＨの普及を目指す場合、接続料金を下げるため装置・設備コストを下げる必要があり、コスト比率の高いＯＮＵの小型化・低コスト化が要望されている。

ＦＴＴＨによる光アクセスネットワークの特徴は、波長分割多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing)伝送方式という形態の伝送方式にある。具体的には、例えば、送信側において波長の異なる複数の光源（例えば、レーザーダイオード）からの光信号を合波モジュールによって１つに結合したのちに１本の光ファイバに入射し、受信側において分波モジュールによって波長ごとに分離し、さらに受光素子（例えば、フォトダイオード）により電気信号に変換するというものである。また、ＷＤＭ伝送方式では、双方向も容易に行うことができる。双方向とは、例えば、局側から波長λ１の光信号を光ファイバに入射し、この波長λ１の光信号を加入者側が受光素子で受信する一方で、加入者が波長λ２の光信号を光ファイバに入射し、この波長λ２の光信号を局側が受光素子で受信するというものである。この場合、局側および加入者側の双方が、分波合成（光送受信モジュール）を備えることになる。近年、電話、映像並びにデータという３つのサービスが主流となりつつあることから、２波以上の多波長双方向伝送向け対応が、ＯＮＵに求められている。

光加入者線終端装置ＯＮＵは、このように多波長の多重及び分離機能を有する光送受信モジュールが備えられている。例えば、特開２０００−１８０６７１号公報（特許文献１）に開示されている光送受信モジュールは、２波長の分波・合波を行うための波長分離膜、ファイバからの光信号を高効率にて受動素子に結合させるための集光レンズ及び発光素子からの光信号を高効率にてファイバに結合させるための集光レンズから構成されている。さらに、特開２００５−４３６３５号公報（特許文献２）、あるいは、特開２００５−８４１８８号公報（特許文献３）にも開示されるように、この種の光送受信モジュールは部品点数を削減する工夫がなされている。

特開２０００−１８０６７１号公報 特開２００５−４３６３５号公報 特開２００５−８４１８８号公報

これらの特許文献では、部品点数削減による小型化を目的とした光送受信モジュールが意図されているが、各部品に関して光結合効率の仕様を満たすように、各部品を高精度に位置合わせを行って実装することは困難な作業であると予想される。

本発明は係る問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、部品点数を削減し、よりコンパクトな構成を有する実装用支持部を備えた光通信用光学プリズムを提供することにある。本発明の第２の目的は、光送受信モジュールに内蔵された光通信用光学プリズムをはじめとし、光発光素子並びに光受動素子に対して、各部材の搭載位置を容易に決定できる組み立て手法で実現できる光送受信モジュールを提供することになる。

本発明の光通信用光学プリズムは波長分離膜を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置された直角プリズムと半球面レンズにより一体的に構成される。さらに、前記直角プリズムの直角を挟む２つの面のうち少なくとも一方がレンズ機能を有するものとするとともに、前記光通信用光学プリズムに実装用支持部を一体的に形成して構成される。これにより、第１の目的が達成される。

本発明に係る光送受信モジュールは、基板上に所定の台座を備えて、前記光通信用光学プリズムの実装用支持部を保持するとともに、前記基板および台座を基礎として必要な部品を実装するものとされる。これにより、第２の目的が達成される。

本発明によれば、波長分離機能及びレンズ機能を備えた光通信用光学プリズムが、実装用支持部と基板上の台座との関係で正確に位置決めできる。さらに、必要な光学部品が前記基板、台座を基礎として実装されるから、少ない工程で簡単に位置決めでき、再現性よく光送受信モジュールを作成することができる。その結果、小型で低コストの光送受信モジュールを提供することができる。

以下、本発明に係る諸々の実施形態の構成について、図面を参照して説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

（実施例１）
まず、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１に係る光通信用光学プリズムを搭載した光送受信モジュールの構成について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る光送受信モジュールの構成を示す概念図であり、図２は、図１に示す光送受信モジュールの基板、構造体である台座、主要部である光通信用光学プリズム、発光素子、受光素子及びファイバの構成と相対的な関係を拡大した断面図として示した図である。

図１に示す光送受信モジュール（以下、光モジュールと記す。）１は、例えば、光回線終端装置（ＯＮＵ）の一部として設けられ、波長分離多重（ＷＤＭ）伝送方式による双方向通信を行う際に用いられるものである。光モジュール１はキャンパッケージベース８０上に実装され、カバー８１により保護される。ここでは、カバーは透明なものとして表示した。また、キャンパッケージベース８０には複数の接続ピン８２が設けられて、光モジュール１の発光素子、受光素子等の光学素子と電気的な接続がされている電気素子（トランス、インピーダンス、アンプ等）７０と外部との電気的な接続を行うが、図では、これらの配線の表示は省略した。また、カバー８１には酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）等からなる光ファイバフェルール５０に保護された光ファイバ５１が保持され、光モジュール１の発光素子、受光素子等の光学素子と光ファイバ５１が光学的に接続される。光モジュール１は基板４１上に構成される。４０は台座でありコの字型に形成され基板４１上に配置される。基板４１および台座４０はエッチング技術を用いて高精度な加工が可能な半導体材料、例えば、Ｓｉ材料で形成される。基板４１および台座４０の上面は発光部２０、受光部１０と光通信用光学プリズム３０を実装する基準面として使用される。

光通信用光学プリズム３０は波長分離膜３１を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置された直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂが一体的に構成される。さらに、前記直角プリズムの直角を挟む２つの面のそれぞれに凸レンズ３３，３４が形成されたものとされるとともに、両側に実装用支持部３２Ａ，３２Ｂが一体的に形成される。発光部２０と光通信用光学プリズム３０は台座４０の上面に実装されるが、発光部２０は台座４０のコの字の共通部におかれ、光通信用光学プリズム３０はコの字の両翼部に配置される。この際、発光部２０と光通信用光学プリズム３０の光軸が一致するように、光通信用光学プリズム３０の実装用支持部３２Ａ，３２Ｂは、その下面が台座４０の上面（図２に示す一点鎖線）に一致する位置に設けられる。また、光通信用光学プリズム３０は、第１の波長の光及び第２の波長の光の一方を透過するとともに他方を反射する光学スペクトルを有している。

発光部２０から発射された光は、太い点線で示す光路、すなわち光通信用光学プリズム３０の凸レンズ３３、直角プリズム３０Ａ、波長分離膜３１および凸レンズ３４の光路によりコリメートされて、光ファイバ５１に入射する。光ファイバ５１から発射された光は、太い点線で示す光路、すなわち光通信用光学プリズム３０の凸レンズ３４、直角プリズム３０Ａ、波長分離膜３１、半球面レンズ３０Ｂおよび凸レンズ３４の光路によりコリメートされて、基板１０上に設けられた受光部１０に入射する。ここで、発光部２０は、例えば、レーザーダイオード素子（ＬＤ素子）を備えており、例えば、波長λ２＝１．３μｍの信号光Ｌ２を発生するものである。また、受光部１０は、例えば、フォトダイオード素子（ＰＤ素子）を備えており、例えば、波長λ１＝１．４９μｍの信号光Ｌ１を受光するものである。発光部２０の背面には、前記ＬＤ素子の出力をチェックするためのモニター用ＰＤ６０が配置されるが、これは、基板４１上の向けられる支持部６１に設けられる。

図３Ａ（Ａ）−（Ｄ）は実施例１に係る光通信用光学プリズム３０の構成を説明する図である。

図３Ａ（Ａ）は光通信用光学プリズム３０の構成要素を示す斜視図である。光通信用光学プリズム３０は、光学膜の１つである波長分離膜３１を挟んでそれぞれの斜面が対向するように配置された直角プリズム３０Ａ及び半球面レンズ３０Ｂを有するものである。直角プリズム３０Ａは、側面が二等辺直角三角形である三角柱状をなし、波長分離膜３１を挟んで直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂの互いの斜面が結合されている。この光通信用光学プリズム３０は、波長選択性を有し、異なる波長の信号光（例えば、上記波長λ１、λ２を有する信号光Ｌ１、Ｌ２）の分波及び合波を行う。具体的には、波長分離膜３１は、例えば、波長λ１の信号光Ｌ１をそのまま透過させる。一方、波長λ２の信号光Ｌ２は透過させないので、波長λ２の信号光Ｌ２は直角プリズム３０Ａの斜面で入射方向と直交する方向に反射される。直角プリズム３０Ａの直角を挟む２つの面のそれぞれには光学素子をなす凸レンズ３３，３４が形成されている。凸レンズ３３は、球面レンズ形状に限られたものではなく、非球面形状であってもよい。あるいは、ホログラムパターンを有するフレネルゾーンプレートなどの回折光学素子であってもよい。球面レンズ３０Ｂの斜面と直角プリズム３０Ａの斜面とが張り合わされた状態では、球面レンズ３０Ｂの両側端部は光学系としては無用であるので、直角プリズム３０Ａの側面と同じ面になるように削られている。この両側面に実装用支持部３２Ａ，３２Ｂが一体的に形成される。この際、上述したように、光通信用光学プリズム３０を台座４０上に実装したとき、光通信用光学プリズム３０と発光部２０の光軸が一致する位置に実装用支持部３２Ａ，３２Ｂが一体的に形成される。実装用支持部３２Ａ，３２Ｂには、後述するように、台座４０上に実装するときのガイドマークとの位置合わせのための開口３７,３８が設けられる。

このように、光モジュール１は、受信光としての信号光Ｌ１を検出可能な受光部１０と、送信光としての信号光Ｌ２を出射する発光部２０と、信号光Ｌ１と信号光Ｌ２を選択的に反射及び透過、または透過及び反射することが可能なうえ、レンズ機能を有し、実装用支持部をも有する光通信用光学プリズム３０を備えるようにしたので、比較的コンパクトな構成でありながら、１本の光ファイバ５１を用いた双方向伝送が可能となる。

図３Ａ（Ｂ）は光通信用光学プリズム３０と実装用支持部３２Ａ，３２Ｂとを組み合わせた状態で光の入射側（凸レンズ３３側）から見た側面図である。

図３Ａ（Ｃ）は光通信用光学プリズム３０と実装用支持部３２Ａ，３２Ｂとを組み合わせた状態で、背面から見た側面図である。

図３Ａ（Ｄ）は、図３Ａ（Ｂ）のＤ−Ｄ位置で矢印方向に見た断面図である。光通信用光学プリズム３０の陰に実装用支持部３２Ｂの一部が見えている。

図３Ｂ（Ａ）−（Ｄ）は、図３Ａ（Ａ）−（Ｄ）を参照して説明した実施例１に係る光通信用光学プリズム３０の構成が直角プリズム３０Ａと半球プリズム３０Ｂの組み合わせで構成されていたのに代えて、直角プリズム３０Ａと、これと面対称な直角プリズム３０Ａ’の組み合わせで構成されるものとした実施例１の変形例を説明する図である。

図３Ｂ（Ａ）−（Ｄ）は、それぞれ、図３Ａ（Ａ）−（Ｄ）に対応する図である。両者を対比して分かるように、半球プリズム３０Ｂに代えて直角プリズム３０Ａ’を使用して光通信用光学プリズム３０を構成する変更に過ぎないから、各図を比較して見ても大きな変更はない。ただし、半球プリズム３０Ｂが果たしていた凸レンズの機能が失われるので、直角プリズム３０Ａ’の直角を挟む１つの面に光学素子をなす凸レンズ３４’が形成されている。図３Ｂ（Ｄ）の断面図によれば、半球プリズム３０Ｂに代えて直角プリズム３０Ａ’が使用されたこと、凸レンズ３４’が形成されていることがよく分かる。また、この例では、実装用支持部３２Ａ，３２Ｂを直角プリズム３０Ａの幅と同じものとしたので、実装用支持部３２Ｂは、破線で示すように、直角プリズム３０Ａ，３０Ａ’に隠れた形となる。図３Ｂ（Ａ）−（Ｄ）の実施例では、面対称の直角プリズムの斜面を張り合わせて使用することになるので、図３Ａ（Ａ）−（Ｄ）の実施例のように球面レンズ３０Ｂは使わない。したがって、これの両側端部を削る作業は必要はない。

図４（Ａ），（Ｂ）は、基板４１および台座４０上に光学素子である受光部１０、発光部２０および光通信用光学プリズム３０を実装する手順を説明する斜視図である。

本発明では、図４（Ａ）に示すように、基板４１および台座４０の面上に光学素子の取り付け位置を示すガイドマークを表示している。９１，９２は台座４０の面上に設けた発光部２０を取り付ける位置のマークである。９３，９４は台座４０の面上に設けた光通信用光学プリズム３０を取り付ける位置のマークである。９５，９６は基板４１の面上に設けた受光部１０を取り付ける位置のマークである。これらのマークは基板４１および台座４０をエッチング技術を用いて高精度に加工する過程で付けることができるから、正確に付けることができる。

図４（Ａ）は、マーク９１，９２にガイドされて発光部２０を台座４０の面上に、マーク９５，９６にガイドされて受光部１０を基板４１の面上に取り付けることを破線の矢印で示す。

図４（Ｂ）は、マーク９３，９４にガイドされて光通信用光学プリズム３０を取り付けることを矢印で示す。図では、マーク９３は光通信用光学プリズム３０の陰になって見えていないが、光通信用光学プリズム３０の実装用支持部３２Ａ，３２Ｂの開口３７,３８とマーク９４,９３の一致を確認しながら、台座４０の面上に光通信用光学プリズム３０を取り付ける。ここでは、開口３７,３８を設けるものとしたが、これを省略して、実装用支持部３２Ａ，３２Ｂの側面がマークと一致するようにしてもよい。なお、基板４１、台座４０の面上に設けるガイドマークに代えて、これを凸部とし、光学素子側にこれに嵌合する凹部を設けるものとしてもよいし、ガイドマークに代えて、穴を開け、光学素子側にもこれに対応する穴を開け、両者をピンで結合させるタイプとしてもよい。

以上のように、実施例１では、プリズム３０Ａ及び半球面レンズ３０Ｂのうち、プリズムにおいて直角を挟む２つの面のそれぞれが凸レンズ３３、３４を形成し、屈折力を有するようにした。したがって、簡易な構成でありながら、発光部２０からの信号光Ｌ２を凸レンズ３３によって集光させながら、接合面３１において反射させた後、凸レンズ３４で集光して光ファイバ５０のファイバ５１に入射させることができる。一方、ファイバ５１から出射される信号光Ｌ１を、接合面３１を透過させたのち半球面レンズ３０Ｂによる凸レンズによって集光して、受光部１０に入射させることができる。

ここでは、説明しなかったが、直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂとを組み合わせる際、実施例２で説明するような、凹凸を利用した嵌合関係を利用することができる。すなわち、直角プリズム３０Ａの斜面に凹部を、半球面レンズ３０Ｂの斜面の前記凹部に対応する位置に凸部を、形成しておき、組み合わせる際には、これらが重なるように組み立てる。そうすれば、組み立てと同時に互いの光軸が合うこととなる。このため、貼りあわせ作業とは別の作業としての光軸合わせ作業が不要となり、低コスト化を図ることができる。

（実施例２）
上記実施例１における光通信用光学プリズム３０は、直角プリズム３０Ａと波長分離膜３１の斜面（接続面）、半球面レンズ３０Ｂの斜面（接続面）と波長分離膜３１の接続面が直接張り合わせられる構造であった。そのため、接続面が接着剤、例えば紫外線硬化樹脂、にて覆われていた。実施例２では、半球面レンズ３０Ｂの斜面に波長分離膜３１の膜厚以上の深さの窪みを設け、その窪みに波長分離膜３１を設置する構造とした。

図５（Ａ）は、実施例２の光通信用光学プリズム３０の構成要素を断面で示した図である。直角プリズム３０Ａの斜面３０Ｃには、両端部に凹部３５が形成されている。半球面レンズ３０Ｂの実施例１で説明した斜面３０Ｄ（破線で示す）の端部には、斜面３０Ｃの凹部３５に対応する位置に凸部３９が形成されている。一方、半球面レンズ３０Ｂには、破線で示す位置より後退した位置に斜面３０Ｄ’が形成されている。３１は実施例１でも説明した波長分離膜であり、斜面３０Ｄ’は、この波長分離膜３１の厚さより、破線の位置の斜面３０Ｄから後退している。

図５（Ｂ）は、斜面３０Ｄ’に波長分離膜３１を張り合わせた状態を示す図である。

図５（Ｃ）は、図５（Ｂ）に引き続き、直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂとを、凹部３５と凸部３９とが一致して嵌合するように組み合わせて組み立てた状態を示す図である。図５（Ｃ）に示すように、実施例２では、直角プリズム３０Ａと半球面レンズを貼り合せた後、直角プリズム３０Ａの斜面３０Ｃと波長分離膜３１の間にエアギャップ３６が形成される。波長分離膜３１はエアを通過して入射する光に対して波長分離が可能となるよう設計されるのが一般的であり、したがって、実施例２のように、エアギャップ３６を形成する構成とすることで、汎用的な波長分離膜を使用することができる。ここでは、波長分離膜３１は、半球面レンズ３０Ｂの斜面側に設けたが、入射する光の方向が逆の場合には直角プリズム３０Ａの斜面側に設けるのがよい。

なお、図５（Ａ）−（Ｃ）では、図３Ａで説明した直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂを組み合わせた光通信用光学プリズム３０について説明したが、これは、図３Ｂで説明した直角プリズム３０Ａと直角プリズム３０Ａ’を組み合わせた光通信用光学プリズム３０についても同様である。

本発明では、光通信用光学プリズム３０が直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂを組み合わせたものである。一般的な直角プリズムと半球面レンズの組み合わせによる光学プリズムでは、光路調整を行うことはさほど困難ではない。しかし、実施例１および実施例２では、直角プリズム３０Ａの光の入射面に凸レンズ３３、３４が形成されているので、プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂとの貼り合わせの際には、より厳密な光軸調整が必要となる。このため、両者の位置決め手段として凹凸関係を利用し、嵌合による位置合わせをすることにより、直角プリズムと半球面レンズの張り合わせ作業を行うことにより、自動的に光軸調整を行うことができる。

（実施例３）
上記実施例１および実施例２では、光モジュール１は、発光部２０からの信号光Ｌ２を凸レンズ３３によって集光させながら、直角プリズム３０Ａの斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）において反射させた後、光ファイバ５１に入射させた。その一方で、光ファイバ５１から出射される信号光Ｌ１を、直角プリズム３０Ａの斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）および波長分離膜３１を透過させた後、半球面レンズ３０Ｂによって集光しつつ受光部１０に入射させるようにした。これに対して、実施例３では平面実装が可能になる構成を示す。

図６は実施例３の構成を、実施例１の図２と対応する断面で示す図である。発光部２０からの信号光Ｌ２は、太い点線で示すように、凸レンズ３３によって集光され、直角プリズム３０Ａの斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）および波長分離膜３１を透過して、半球面レンズ３０Ｂによって集光された後、光ファイバ５１に入射される。その一方で、光ファイバ５１から出射した信号光Ｌ１は、太い点線で示すように、半球面レンズ３０Ｂによって集光され、直角プリズム３０Ａの斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）および波長分離膜３１において反射され、再度半球面レンズ３０Ｂによって集光されて受光部１０に入射される。これにより平面実装が可能になる。なお、実施例４では、実施例１，２で必要であった凸レンズ３４は不要となる。

（実施例４）
図７は実施例４の構成を、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。実施例４は、上記実施例３と本質的には同じである。発光部２０からの信号光Ｌ２は実施例３の図６と同じ形で光ファイバ５１に入射される。一方、光ファイバ５１から出射した信号光Ｌ１は半球面レンズ３０Ｂによって集光され、プリズム３０Ａ’の斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）および波長分離膜３１において反射され、再度半球面レンズ３０Ｂによって集光されて受光部１０に入射される。これにより平面実装が可能になる。

実施例３との比較で言えば、実施例３が、側面が二等辺直角三角形である三角柱状の直角プリズム３０Ａを使用したのに対して、実施例４では、不等辺直角三角形である三角柱状の直角プリズム３０Ａ’として、プリズム３０Ａ’の斜面（半球面レンズ３０Ｂとの接合面）において、信号光Ｌ１の進行方向に対して４５度よりも深い角度にて反射させるものとした。一般に、波長分離膜３１は角度が深いほど設計・製造が簡単になる。従って、実施例４では、簡易な設計にて製造コストも安価な波長分離膜３１を使用することができる。

（実施例５）
図８は実施例５の構成を、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。図８と図６とを対比して容易に分かるように、実施例５では、受光部１０を基板４１の窪み部４１'に保持するものとした。ここで、光通信用光学プリズム３０の直角プリズム３０Ａと半球面レンズ３０Ｂの斜面（接続面）に設けられていた波長分離膜３１に加えて、基板４１の窪み部４１'に保持された受光部１０の上面を波長分離膜３１’で覆う構成とした。したがって、光通信用光学プリズム３０は、図に太い点線で示されるように、発光部２０からの信号光Ｌ２と光ファイバ５１から出射した信号光Ｌ１の波長に対応して伝送方向を制御する。受光部１０が受光すべき波長の光の選択は波長分離膜３１および波長分離膜３１’の二つにより２重に行われるので、より効果的に信号光Ｌ１，Ｌ２のクロストークを抑圧できる。

（実施例６）
実施例６は、実施例１−実施例５が２波長による送受信に対応するものであったのに対して、３波長による送受信に対応させる構成とした例である。図９（Ａ），（Ｂ）は、実施例６の構成を、実施例１の図１の光モジュールの構成の概念図に対応する概念図、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。

図９（Ａ）と図１とを対比して分かるように、実施例６の光モジュールはキャンパッケージベース８０およびカバー８１を省略して表示した斜視図とされている。実施例６は平面実装とされているので、光ファイバフェルール５０に保護された光ファイバ５１が光モジュールの横の位置に保持されるものとなっている。また、受光する光信号が２つあることに対応して、光通信用光学プリズムが、３０１，３０２の２つとされ、直結されて配置されている。さらに、受光する光信号が２つあることに対応して、受光部も１０１，１０２の２つとされ、光通信用光学プリズム３０１，３０２に対応して基板４１上に配置されている。

図９（Ｂ）は、実施例６の光送受信モジュールの基板、構造体である台座、主要部である光通信用光学プリズム、発光素子、受光素子及びファイバの構成と相対的な関係を拡大した断面図として示したものである。直結された光通信用光学プリズム３０１，３０２の内、前段部の光通信用光学プリズム３０１は、図３Ｂを参照して説明した直角プリズム３０Ａ１と３０Ａ１’とが、それぞれの斜面をつき合わせた形で貼り合わされた構成の光通信用光学プリズムとされるとともに、発光部２０に対向する面には凸レンズ３３が、受光部１０１に対向する面には凸レンズ３４が貼り合わされる。一方、後段部の光通信用光学プリズム３０２は、実施例５までで説明した直角プリズムと半球面レンズとが、それぞれの斜面をつき合わせた形で貼り合わされた構成の光通信用光学プリズム３０と同じ構成である。後段部の光通信用光学プリズム３０２の半球面レンズ３０Ｂに対向する面には基板４１上に受光部１０２が配置される。それぞれの光通信用光学プリズム３０１，３０２の貼り合わせ面となる斜面には、異なった波長の光を透過させる波長分離膜３１，３１’が設けられるのに加えて、それぞれの受光部１０１，１０２の光の入射面の前には異なった波長の光を透過させる波長分離膜３１１，３１２が設けられる。また、光通信用光学プリズム３０１，３０２は、波長の異なる三つの光のうち一つの光を透過するとともに、他のふたつの光を反射する光学スペクトルを有している。なお、この実施例においては、後段部の光通信用光学プリズム３０２の半球面レンズ３０Ｂを、図３Ｂで説明したように、直角プリズムに変えても良いことはいうまでもない。

光通信用光学プリズム３０１および３０２のそれぞれには、両側に実装用支持部３２Ａ１，３２Ｂ１および部３２Ａ２，３２Ｂ２が一体的に形成される。これらの実装用支持部は、光通信用光学プリズム３０１，３０２に共通のものとして作成されても良い。

実施例６の光モジュールは、３波長による送受信に対応する。発光部２０からの信号光Ｌ２を前段の光通信用光学プリズム３０１の凸レンズ３３によって集光させ、２つの直角プリズム３０Ａ１，３９０Ａ２の接合面の波長分離膜３１と、後段の光通信用光学プリズム３０２の直角プリズム３０Ａ２と半球面レンズ３０Ｂの接合面の波長分離膜３１’とを透過させ、半球面レンズ３０Ｂによって集光させた後光ファイバ５１に入射させる。一方、ファイバ５１から出射される２つの波長の信号光Ｌ１と信号光Ｌ３を半球面レンズ３０Ｂによって集光して後段の光通信用光学プリズム３０２に導入する。導入された信号光Ｌ１を後段の光通信用光学プリズム３０２の直角プリズム３０Ａ２と半球面レンズ３０Ｂの接合面において反射させて、半球面レンズ３０Ｂによって集光し、波長分離膜３１２を通過させ受光部１０２に入射させる。導入された信号光Ｌ３は後段の光通信用光学プリズム３０２の接合面は透過させ、前段の光通信用光学プリズム３０１の直角プリズム３０Ａ１と３０Ａ１’の接合面において反射させて、凸レンズ３４によって集光し、波長分離膜１０１を通過させ受光部１０１に入射させる。

なお、図９（Ａ），（Ｂ）を参照して説明した３波長による送受信に対応する光送受信モジュールの構成において、光通信用光学プリズム３０２を図３Ｂを参照して説明した直角プリズムの組み合わせによるものとしてもよい。この場合、ファイバから入射する光の入射面にも凸レンズを備えることになる。さらに、多波長の光信号の送受信を行うシステムでは、発光部２０は一つの波長の光を発生するものとされるが、受光は複数の波長の光であることはいうまでも無い。

また、上述の実施例では、いずれも、基板４１と台座４０とは別に作成されて組み合わせるものとされたが、これは、一体的に形成されるものとしてもよい。

以上、本発明に係わる光通信用光学プリズム並びに光送受信モジュールの好的な実施例について幾つか説明したが、本発明は、上記実施例に限定されるものではない。

さらに、本願の発明は以下の構成で実現できる。

１．基板と、前記基板上に配置されたコの字状の台座と、前記台座のコの字の共通部の面上に配置された発光部と、前記基板上に配置された２つの受光部と、直角プリズムの斜面と前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムの斜面とが波長分離膜を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置されて一体化された光通信用複合光学プリズムであって、該光通信用複合光学プリズムは、前記斜面の位置に波長選択膜が備えられ、かつ、前記２つの直角プリズムの直角を挟む２つの面の光の入射及び出射する面がレンズ機能を有するように構成されるとともに、前記光通信用複合光学プリズムに入射する光および前記光通信用複合光学プリズムから出射する光の光路と直交する方向に伸びた実装用支持部が前記光通信用複合光学プリズムの両側に備えられている第１の光通信用光学プリズムと、前記第１の光通信用光学プリズムとカスケードに配置され、直角プリズムの斜面と半球面レンズの斜面とが波長分離膜を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置されて一体化された光通信用複合光学プリズムであって、該光通信用複合光学プリズムは、前記斜面の位置に波長選択膜が備えられ、かつ、前記直角プリズムの直角を挟む２つの面の光の入射及び出射する面がレンズ機能を有するように構成されるとともに、前記光通信用複合光学プリズムに入射する光および前記光通信用複合光学プリズムから出射する光の光路と直交する方向に伸びた実装用支持部が前記光通信用複合光学プリズムの両側に備えられている第２の光通信用光学プリズムと、よりなり、前記発光部から発射された光が前記第１の光通信用複合光学プリズムに入射し、前記第１、第２の光通信用複合光学プリズムから出射する光が前記２つの受光部のそれぞれに入射する位置に前記光通信用複合光学プリズムが位置するように、前記光通信用複合光学プリズムの前記実装用支持部が前記台座のコの字の両翼部の上面に支持されることを特徴と光送受信モジュール。

２．前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記２つの直角プリズムおよび前記直角プリズムと前記半球面レンズのそれぞれは、前記２つの直角プリズム間および前記直角プリズムと前記半球面レンズの相対的な位置を規定するための位置決め手段をそれぞれの前記斜面に備えている前記１に記載の光送受信モジュール。

３．前記光通信用複合光学プリズムの前記２つの直角プリズムおよび前記直角プリズム及び半球面レンズの対向した斜面のいずれか一方と前記波長分離膜との間に空隙が形成されている前記１に記載の光送受信モジュール。

３．前記台座のコの字の共通部の面上に付された発光部を配置するためのガイドマークと、前記基板上に付された受光部を配置するためのガイドマークと、前記台座の両翼部の上面に付された前記実装用支持部を配置するためのガイドマークと、を備えている前記１に記載の光送受信モジュール。

４．前記波長分離膜が、前記２つの直角プリズムおよび直角プリズムの斜面と半球面レンズの斜面とが互いに対向する斜面に備えられるとともに、前記基板上に設けられた２つの受光部の光の入射側の光路にも波長分離膜が配置されている前記１に記載の光送受信モジュール。

５．第２の光通信用複合光学プリズムの前記半球面レンズが、前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムに置換された前記１に記載の光送受信モジュール。

６．前記基板と前記台座が一体的に形成されている前記１に記載の光送受信モジュール。

７．前記光通信用複合光学プリズムの実装用支持部が、前記台座に付されたマークに対応する実装用のマークを付されている前記３に記載の光送受信モジュール。

本発明の実施例１に係る光送受信モジュールの構成を示す概念図である。 図１に示す光送受信モジュールの基板、構造体である台座、主要部である光通信用光学プリズム、発光素子、受光素子及びファイバの構成と相対的な関係を拡大した断面図として示した図である。 （Ａ）−（Ｄ）は実施例１に係る光通信用光学プリズムの構成を説明する図である。 （Ａ）−（Ｄ）は、図３Ａ（Ａ）−（Ｄ）を参照して説明した実施例１に係る光通信用光学プリズムの構成が直角プリズムと半球プリズムの組み合わせで構成されていたのに代えて、直角プリズムと、これと面対称な直角プリズムの組み合わせで構成されるものとした実施例１の変形例を説明する図である。 （Ａ），（Ｂ）は、基板および台座上に光学素子である受光部、発光部および光通信用光学プリズムを実装する手順を説明する斜視図である。 （Ａ）は実施例２の光通信用光学プリズムの構成要素を断面で示した図、（Ｂ）は斜面に波長分離膜３１を張り合わせた状態を示す図、（Ｃ）は、（Ｂ）に引き続き組み立てた状態を示す図である。 実施例３の構成を、実施例１の図２と対応する断面で示す図である。 実施例４の構成を、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。 実施例５の構成を、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。 （Ａ）は実施例６の構成を、実施例１の図１の光モジュールの構成の概念図に対応する概念図で示す図、（Ｂ）は実施例６の構成を、実施例３の図６と対応する断面で示す図である。

符号の説明

１…光送受信モジュール、１０，１０１，１０２…受光部、２０…発光部、３０，３０１，３０２…光通信用光学プリズム、３０Ａ，３０Ａ１，３０Ａ１’…直角プリズム、３０Ｂ…半球レンズ、３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｄ’…斜面、３１，３１１，３１２…波長分離膜、３２Ａ，３２Ｂ，３２Ａ１，３２Ａ２，３２Ｂ１，３２Ｂ２…実装用支持部、３３，３４，３４’…凸レンズ、３５…凹部、３６…エアギャップ、３７,３８…開口、３９…凸部、４０…台座、４１…基板、４１'…窪み部、５０…光ファイバフェルール、５１…光ファイバ、６０…モニター用ＰＤ、６１…支持部、７０…電気素子、８０…キャンパッケージ、８１…カバー、８２…接続ピン、９１，９２，９３，９４，９５，９６…取り付け位置のマーク。

Claims (20)

1. 直角プリズムの斜面と半球面レンズの斜面とが波長分離膜を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置されて一体化された光通信用複合光学プリズムであって、該光通信用複合光学プリズムは、前記斜面の位置に波長選択膜が備えられ、かつ、前記直角プリズムの直角を挟む２つの面のうちの少なくとも一方がレンズ機能を有するように構成されるとともに、前記光通信用複合光学プリズムに入射する光および前記光通信用複合光学プリズムから出射する光の光路と直交する方向に伸びた実装用支持部が前記光通信用複合光学プリズムの両側に備えられていることを特徴とする光通信用光学プリズム。
2. 前記半球面レンズが、前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムに置換されるとともに、それぞれの直角プリズムの光が入射、あるいは、出射する面はレンズ機能を有するように構成される請求項１に記載の光通信用光学プリズム。
3. 前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記半球面レンズは、前記直角プリズムと前記半球面レンズの相対的な位置を規定するための位置決め手段をそれぞれの前記斜面に備えている請求項１に記載の光通信用光学プリズム。
4. 前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記直角プリズムは、それぞれの前記直角プリズムの相対的な位置を規定するための位置決め手段をそれぞれの前記斜面に備えている請求項２に記載の光通信用光学プリズム。
5. 前記光通信用複合光学プリズムの前記直角プリズム及び半球面レンズの対向した斜面のいずれか一方と前記波長分離膜との間に空隙が形成されている請求項１に記載の光通信用光学プリズム。
6. 前記光通信用複合光学プリズムの前記直角プリズム及び前記直角プリズムの対向した斜面のいずれか一方と前記波長分離膜との間に空隙が形成されている請求項２に記載の光通信用光学プリズム。
7. 前記直角プリズムが、側面が二等辺直角三角形である直角プリズムである請求項１に記載の光通信用光学プリズム。
8. 前記直角プリズムが、側面が二等辺直角三角形である直角プリズムである請求項２に記載の光通信用光学プリズム。
9. 前記直角プリズムが、側面が不等辺直角三角形である直角プリズムである請求項１に記載の光通信用光学プリズム。
10. 基板と、
    前記基板上に配置されたコの字状の台座と、
    前記台座のコの字の共通部の面上に配置された発光部と、
    前記基板上に配置された受光部と、
    直角プリズムの斜面と半球面レンズの斜面とが波長分離膜を挟んでそれぞれの斜面が互いに対向するように配置されて一体化された光通信用複合光学プリズムであって、該光通信用複合光学プリズムは、前記斜面の位置に波長選択膜が備えられ、かつ、前記直角プリズムの直角を挟む２つの面のうちの少なくとも一方がレンズ機能を有するように構成されるとともに、前記光通信用複合光学プリズムに入射する光および前記光通信用複合光学プリズムから出射する光の光路と直交する方向に伸びた実装用支持部が前記光通信用複合光学プリズムの両側に備えられている光通信用光学プリズムと、よりなり、
    前記発光部から発射された光が前記光通信用複合光学プリズムに入射し、前記光通信用複合光学プリズムから出射する光が前記受光部に入射する位置に前記光通信用複合光学プリズムが位置するように、前記光通信用複合光学プリズムの前記実装用支持部が前記台座のコの字の両翼部の上面に支持されることを特徴と光送受信モジュール。
11. 前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記半球面レンズは、前記直角プリズムと前記半球面レンズの相対的な位置を規定するための位置決め手段をそれぞれの前記斜面に備えている請求項１０に記載の光送受信モジュール。
12. 前記光通信用複合光学プリズムの前記直角プリズム及び半球面レンズの対向した斜面のいずれか一方と前記波長分離膜との間に空隙が形成されている請求項１０に記載の光送受信モジュール。
13. 前記台座のコの字の共通部の面上に付された発光部を配置するためのガイドマークと、
    前記基板上に付された受光部を配置するためのガイドマークと、
    前記台座の両翼部の上面に付された前記実装用支持部を配置するためのガイドマークと、
    を備えている請求項１０に記載の光送受信モジュール。
14. 前記波長分離膜が、直角プリズムの斜面と半球面レンズの斜面とが互いに対向する斜面に備えられるとともに、前記基板上に設けられた受光部の光の入射側の光路にも波長分離膜が配置されている請求項１０に記載の光送受信モジュール。
15. 前記半球面レンズが、前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムに置換されるとともに、それぞれの直角プリズムの光が入射、あるいは、出射する面はレンズ機能を有するように構成される光通信用光学プリズムを備える請求項１０に記載の光送受信モジュール。
16. 前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムは、前記両直角プリズムはそれぞれの相対的な位置を規定するための位置決め手段をそれぞれの前記斜面に備えている請求項１５に記載の光送受信モジュール。
17. 前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムは、前記両直角プリズムの対向した斜面のいずれか一方と前記波長分離膜との間に空隙が形成されている請求項１５に記載の光送受信モジュール。
18. 前記波長分離膜が、前記光通信用複合光学プリズムを構成している前記直角プリズムと前記直角プリズムの斜面と面対称な直角プリズムの斜面とが互いに対向する斜面に備えられるとともに、前記基板上に設けられた受光部の光の入射側の光路にも波長分離膜が配置されている請求項１５に記載の光送受信モジュール。
19. 前記基板と前記台座が一体的に形成されている請求項１０に記載の光送受信モジュール。
20. 前記光通信用複合光学プリズムの実装用支持部が、前記台座に付されたマークに対応する実装用のマークを付されている請求項１３に記載の光送受信モジュール。
    

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