JPH065839A - 光回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光通信に用いる光回路装置において、光回路
製造時および光ファイバ伝送路との接続時に光ファイバ
融着結合を用いることなく余長ファイバをなくし、小型
化および製造工程の簡素化を図り、さらに低価格化を実
現する。また、光電気集積回路に構成された光回路装置
において、仕様変更にも速やかに対応する。 【構成】 光学系と電気系とを別々に集積回路基板を構
成する。これらの結合には光ファイバを用いずに直接ま
たはレンズ系を介して光結合させる。光ファイバ伝送路
との接続には光コネクタを用いるがこの光コネクタは一
切の融着結合を用いずに基板に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光通信装置に利用する。
特に、光学系および電気系からなる光電気回路の集積化
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバが光通信伝送路として実用化
されてから、今日の光通信の普及状況は目覚ましいもの
がある。このような状況下で、機能別に用意された光デ
バイスを組み合わせて複雑な光回路が製作されている。

【０００３】光デバイスには光分岐結合器、光合波分波
器、光減衰器、光アイソレータなど様々な用途のものが
あり、光コネクタなどの光ファイバを接続するための光
デバイスも数多く開発されている。従来の光回路は、こ
れら様々な機能別光デバイスを光ファイバの配線により
複数組み合わせて構成される。また、近年ではこれらの
機能を集積した光電気集積回路も利用されている。

【０００４】図１１を参照して従来例を説明する。図１
１は従来例装置の構成図である。この光回路４０は一つ
の波長λ１の半導体レーザ光を使用して、単一の光ファ
イバ伝送路で双方向の通信を行うとともに、それと同じ
光ファイバ伝送路で独立な波長λ２の半導体レーザ光に
よる伝送系を提供する。

【０００５】発光素子１１からの信号光を光ファイバ伝
送路に出射させる場合は、発光素子１１からの信号光を
光ファイバ融着型分岐器２０の入出射路２１に入射させ
る。光ファイバ融着型分岐器２０は２×２のスターカプ
ラであり、入出射路２１およびまたは２１′からの入射
光を逆側にある二つの入出射路２２および２２′に等量
づつ出射する。図１１では、入出射路２２′には何も接
続されていない。

【０００６】信号光は光ファイバ融着型分岐器２０を通
過後、光コネクタ２５を介して接続された光ファイバ融
着型合分波器３０に入射する。この光ファイバ融着型合
分波器３０は、入出射路３１から入射された波長λ１の
光と、入出射路３１′から入射された波長λ２の光を合
波（λ１＋λ２）して入出射路３２から光ファイバ伝送
路に出射させる。

【０００７】光ファイバ伝送路からの信号光を受光素子
１２に入射させる場合は、光ファイバ融着型合分波器３
０の入出射路３２に波長λ１およびまたはλ２の信号光
が入射されると、光ファイバ融着型合分波器３０の入出
射路３１からは波長λ１の信号光が出射され、入出射路
３１′からは波長λ２の信号光が出射される。このう
ち、入出射路３１から出射された波長λ１の信号光は光
コネクタ２５を介して光ファイバ融着型分岐器２０の入
出射路２２に入射され、入出射路２１および２１′から
等量出射される。入出射路２１′からの信号光は受光素
子１２に入射される。

【０００８】波長λ２の信号光に関しては、光ファイバ
融着型合分波器３０の入出射路３１′から出射され、光
回路４０の外部に光ファイバ５０により導かれる。図１
１において、光ファイバ５０の途中にあるループは余長
ファイバ５１を示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の光
ファイバ融着型の光デバイスを使用した光回路では、ど
うしても余長ファイバ５１が必要となる。これは光回路
を製造する際に、二本の光ファイバを用いて融着するた
めに製造工程上、余長ファイバは必要不可欠である他
に、作業のしやすさからも余長ファイバは不可欠であ
る。個別の機能単位を持つ光デバイスを光ファイバの配
線により組み合わせて構成する光回路の構成方式では、
その光回路が複雑化すればするほど余長ファイバはます
ます増加し、加入者伝送系に求められる小型化を困難に
する結果を生んでいる。

【００１０】光回路の製造工程で余長ファイバを充分切
断できたとしても、あるいは光電気集積回路として構成
したとしても光回路自体を他のモジュールに接続するた
めの１０ｃｍ近い融着結合長は除去しようがない。これ
らの余長ファイバは伝送装置内の煩雑化をもたらす。

【００１１】また、前述の光電気集積回路においては、
仕様の変更が発生したときに部分的な回路変更などの速
やかな対応ができない問題がある。

【００１２】本発明は、このような背景に行われたもの
であり、光ファイバ融着結合を用いることなく余長ファ
イバをなくし、小型化および製造工程の簡素化を図り、
さらに低価格化を実現できる光回路装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】また、光電気集積回路に構成された光回路
において、仕様変更にも速やかに対応できる光回路装置
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、光学系の入力
端およびまたは出力端を含み、光電気変換素子およびま
たは電気光変換素子および電気回路が内蔵された光電回
路基板と、光学系回路を含む導波路基板とが一つの台基
板に搭載され、前記光電回路基板と前記導波路基板との
間の相互位置関係が光ファイバを介在させることなく光
結合できるように設定されたことを特徴とする。

【００１５】前記光電回路基板と前記導波路基板との間
が直接光あるいはレンズ系により結合されることが望ま
しい。

【００１６】前記導波路基板には光ファイバとの結合手
段が形成されることが望ましい。

【００１７】

【作用】光学系の集積基板と電気系の集積基板とをそれ
ぞれ分離して構成し、これらを結合するときには光ファ
イバを用いず直接またはレンズ系を介して光結合する。
このために、基板上で位置合わせを正確に行うことがで
きるように、基板底面に位置決め用のピンを設け、基板
を取り付ける台にその挿入穴を設けたり、基板を取り付
ける台に基板取り付け位置を決める凹部をエッチングで
設けるなどの構造が設定される。

【００１８】仕様に変更が発生したときは、その変更箇
所が光学系か電気系かにより、その変更箇所が含まれる
基板だけを変更して対応する。

【００１９】

【実施例】本発明第一実施例の構成を図１〜図３を参照
して説明する。図１は本発明第一実施例装置の構成図で
ある。図２は導波路基板の構成を示す斜視図である。図
３は光電回路基板の構成を示す斜視図である。

【００２０】本発明は、光学系の入力端であるレンズ１
８および出力端であるレンズ１７を含み、光電気変換素
子である受光素子１２および電気光変換素子である発光
素子１１および電気回路である増幅回路１４および発光
素子駆動回路１３が内蔵された光電回路基板１０と、光
学系回路である光分岐素子２および光合分波素子４を含
む導波路基板１とが一つの台基板６０に搭載され、光電
回路基板１０と導波路基板１との間の相互位置関係が光
ファイバ５０を介在させることなく光結合できるよう
に、導波路基板１および光電回路基板１０が密着して台
基板６０に取り付け設定されたことを特徴とする。

【００２１】この構造をさらに詳しく説明すると、光電
回路基板１０と導波路基板１との間は、レンズ７、８、
１７、１８により結合されている。導波路基板１には光
ファイバ５０との結合手段である光ファイバ結合部９が
形成されている。

【００２２】次に、本発明第一実施例の導波路基板１お
よび光電回路基板１０について説明する。図２に示すよ
うに、導波路基板１は基板１′上に設けられた導波路３
と光分岐素子２および光合分波素子４により構成された
光集積回路である。導波路３の光電回路基板１０と結合
される端面にはレンズ７および８が設けられ、この端面
の反対側には、光ファイバ結合部９があり基板１′の底
面には台基板６０に設けられた穴に挿入するための位置
決め用のピン５が設けられている。

【００２３】図３に示すように、光電回路基板１０は基
板１０′上に設けられた発光素子１１および受光素子１
２、さらに受光後の電気信号を増幅する増幅回路１４お
よび発光素子１１を駆動する発光素子駆動回路１３、こ
れらを電気的に接続する電気的結線１５から構成されて
いる。また、光電回路基板１０の一方の端面には導波路
基板１と信号光の送受信を行うための受光素子１２の入
射用のレンズ１８および発光素子１１の出射用のレンズ
１７が設けられている。

【００２４】次に、図４を参照して導波路基板１および
光電回路基板１０の台基板６０への取り付け状態を説明
する。図４は導波路基板１および光電回路基板１０の台
基板６０への取り付け状態を示す図である。台基板６０
上に光電回路基板１０と導波路基板１が配置され、光電
回路基板１０のレンズ１７および１８と導波路基板１の
レンズ７および８がそれぞれ光結合するように配置され
る。

【００２５】光分岐素子２からの出射光が受光素子１２
に入射し、発光素子１１からの出射光が光分岐素子２に
入射するように結合するには、あらかじめパッケージン
グされたレンズ７、８、１７、１８をお互いに結合率が
最大になるように配置させなければならないが、そのた
めの位置決めを正確にするためのピン５が導波路基板１
および光電回路基板１０の底面に設けられ、台基板６０
にはこのピン５の挿入穴が設けられている。

【００２６】次に、図５を参照して本発明第一実施例に
おける導波路基板１と光ファイバ５０との接続を説明す
る。図５は導波路基板１と光ファイバ５０との接続を示
す図である。図２に示すように、導波路基板１には光フ
ァイバ結合部９が設けられている。光ファイバ結合部９
は図５に示すように、導波路基板１上にエッチングによ
り設けられた溝５４とピン挿入穴５３から構成さてい
る。

【００２７】ここに、レンズ５２が端部に装着された光
ファイバ５０を取り付けるが、位置決め用にピン５５が
光ファイバ５０およびレンズ５２には設けられている。
ちなみに、このような“レンズ付き光ファイバ”は一般
的に“ファイバコリメータ”と呼ばれている。

【００２８】図６にファイバコリメータを示した。図６
はファイバコリメータを示す図である。図６（ａ）は、
平行光を出射しているファイバコリメータを示した図で
あるが、逆に平行光を入射させたときにその光は光ファ
イバと最も良い状態で結合する。また、図６（ｂ）また
は図６（ｃ）に示したように、レンズのピッチを変更し
たファイバコリメータを用いることにより、取り付け状
態に応じて最適な光の結合状態を得ることができる。

【００２９】次に、図７を参照して光ファイバ伝送路へ
の本発明第一実施例装置の接続について説明する。図７
は本発明第一実施例装置の光ファイバ伝送路への接続を
示す図である。導波路基板１の光ファイバ結合部９に取
り付けられた光ファイバ５０はその端部に光コネクタ２
５のレセプタクルが取り付けられており、装置外部に装
着されている。ここに光ファイバ伝送路からの光ファイ
バ５０′に取り付けられた光コネクタ２５のプラグが接
続され、本発明第一実施例装置と光ファイバ伝送路とは
接続される。以上説明したように、光ファイバ５０の接
続には一切の融着結合は用いていない。

【００３０】次に、本発明第二実施例を図８を参照して
説明する。図８は本発明第二実施例装置の光ファイバ伝
送路への接続を示す図である。本発明第二実施例装置の
特徴は、導波路基板１の光ファイバ結合部９に光コネク
タ２５のフェルール２７が直接結合されていることであ
る。図５に示した光ファイバ５０とレンズ５２から構成
された部分がそのままフェルール２７に置き替わったも
ので、ピン５５も図５と同様にフェルール２７に設けて
ある。本発明第二実施例装置においても本発明第一実施
例装置と同様に、光ファイバ５０の接続には一切の融着
結合は用いていない。

【００３１】次に、本発明第三実施例を図９を参照して
説明する。図９は本発明第三実施例装置の光ファイバ伝
送路への接続を示す図である。本発明第三実施例装置の
特徴は、本発明第一および第二実施例装置で用いた導波
路基板１の光ファイバ結合部９を用いずに、導波路３の
延長を光ファイバ５０の芯線として導波路基板１から数
ｃｍ外部に伸ばし、それを利用して導波路基板１に直接
フェルール２７を形成させ、光コネクタ２５のレセプタ
クルとしたものである。すなわち、導波路基板１に直接
光コネクタ２５のレセプタクルが形成されている。

【００３２】本発明第三実施例の利点は、光ファイバ結
合部９を省いたため、導波路基板１と光ファイバ５０と
の結合損失が皆無となったことである。

【００３３】次に、本発明第四実施例を図１０を参照し
て説明する。図１０は本発明第四実施例装置の光ファイ
バ結合部９の斜視図である。本発明第四実施例装置の特
徴は、本発明第一実施例装置および本発明第二実施例装
置の光ファイバ結合部９の溝５４の加工を省き、平面と
したものである。位置決め用ピン５５の挿入穴によりフ
ァイバコリメータを固定する。

【００３４】本発明第四実施例の利点は、光ファイバ結
合部９の加工工数を簡素化できることである。

【００３５】また、本発明第一および第二実施例におい
て、位置決め用のピン５５は省略した構成とすることも
できる。

【００３６】本発明第一〜第四実施例装置では、一対の
発光素子１１および受光素子１２を含む光回路装置とし
て説明したが、発光素子１１および受光素子１２を複数
用いた構成とすることもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明を用いれ
ば、余長ファイバをなくし、小型化および製造工程の簡
素化を図り、さらに低価格化を実現できる。

【００３８】また、光電気集積回路に構成された光回路
において、設計変更にも速やかに対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例装置の斜視図。

【図２】導波路基板の斜視図。

【図３】光電回路基板の斜視図。

【図４】導波路基板および光電回路基板の台基板への取
り付け状態を示す図。

【図５】光ファイバ結合部の構成を示す斜視図。

【図６】ファイバコリメータを示す図。

【図７】本発明第一実施例装置の光伝送路への接続を示
す図。

【図８】本発明第二実施例装置の光伝送路への接続を示
す図。

【図９】本発明第三実施例装置の光伝送路への接続を示
す図。

【図１０】本発明第四実施例装置の光伝送路への接続を
示す図。

【図１１】従来例装置の構成図。

【符号の説明】

１ 導波路基板 ２ 光分岐素子 ３ 導波路 ４ 光合分波素子 ５、５５ ピン ９ 光ファイバ結合部 １０ 光電回路基板 １１ 発光素子 １２ 受光素子 １３ 発光素子駆動回路 １４ 増幅回路 １５ 電気的結線 ７、８、１７、１８、５２ レンズ ２０ 光ファイバ融着型分岐器 ２１、２１′、２２、２２′、３１、３１′、３２ 入
出射路 ２５ 光コネクタ ２７ フェルール ３０ 光ファイバ融着型合分波器 ４０ 光回路 ５０、５０′光ファイバ ５１ 余長ファイバ ５３ ピン挿入穴 ５４ 溝 ６０ 台基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０４Ｂ 10/02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学系の入力端およびまたは出力端を含
   み、 光電気変換素子およびまたは電気光変換素子および電気
   回路が内蔵された光電回路基板と、 光学系回路を含む導波路基板とが一つの台基板に搭載さ
   れ、 前記光電回路基板と前記導波路基板との間の相互位置関
   係が光ファイバを介在させることなく光結合できるよう
   に設定されたことを特徴とする光回路装置。
2. 【請求項２】 前記光電回路基板と前記導波路基板との
   間が直接光により結合された請求項１記載の光回路装
   置。
3. 【請求項３】 前記光電回路基板と前記導波路基板との
   間がレンズ系により結合された請求項１記載の光回路装
   置。
4. 【請求項４】 前記導波路基板には光ファイバとの結合
   手段が形成された請求項１記載の光回路装置。