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Dokumentenidentifikation DE19838571A1 04.03.1999
Titel Optisches Kommunikationsmodul
Anmelder Rohm Co. Ltd., Kyoto, JP
Erfinder Tanaka, Haruo, Kyoto, JP;
Ichihara, Jun, Kyoto, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner, 80336 München
DE-Anmeldedatum 25.08.1998
DE-Aktenzeichen 19838571
Offenlegungstag 04.03.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.1999
IPC-Hauptklasse H04B 10/02
IPC-Nebenklasse G02B 6/42   
Zusammenfassung Es ist ein optisches Kommunikationsmodul offenbart, mit einem Lichtausstrahlelement zum Erzeugen eines Übertragungssignallichts; einer Sammellinse zum Verbinden des Übertragungssignallichts von dem Lichtausstrahlelement zu einer Lichtübertragungsleitung; einem Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme eines Aufnahmesignallichts von der Lichtübertragungsleitung; und einem Packkörper, der das Lichtausstrahlelement und das Lichtaufnahmeelement umhüllt und die Sammellinse als ein Öffnungsfenster aufwendet, wobei ein Wellenlängenselektivfilm, um zu gestatten, daß das benötigte Wellenbandlicht übertragen wird und das unerwünschte Wellenbandlicht reflektiert wird, an dem transparenten Element beschichtet ist, das an oder in der Nähe einer konvexen Oberfläche der Sammellinse installiert ist. Als ein Ergebnis kann ein zweiseitiges optisches Kommunikationsmodul billiger Konstruktion geschaffen werden, in der lediglich das erwünschte Wellenbandlicht aufgenommen werden kann, und zwar ohne Anwendung einer speziellen Komponente, wie etwa eines Wellenseparators, und die das unerwünschte Wellenbandlicht nicht zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein optisches Kommunikationsmodul, das zur optischen Kommunikation, etc. unter Anwendung von optischen Fasern verwendet wird, und insbesondere auf ein optisches Kommunikationsmodul mit einer Konstruktion, wonach das Licht eines Wellenbands, das nicht dem benötigten Wellenband entspricht, nicht in das Lichtaufnahmeelement einfallen kann und das Licht des unerwünschten Wellenbands nicht zu der optischen Übertragungsleitung rückgestrahlt wird.

Gemäß Fig. 6 hat das herkömmliche zweiseitige optische Kommunikationsmodul beispielsweise ein Lichtausstrahlelement 21, wie etwa einen Halbleiterlaser, etc., zur Erzeugung eines Übertragungssignallichts, ein Lichtaufnahmeelement 22, wie etwa eine Photodiode, ein Phototransistor, etc., zur Aufnahme des Aufnahmesignallichts über einen Halbspiegel 23, eine Sammellinse 24 zum Verbinden des durch den Halbspiegel 23 zu einer optischen Übertragungsleitung 25, wie etwa optische Fasern, reflektierten Übertragungssignallichts, eine Lichtübertragungsleitung 25 zur Übertragung von konvertiertem Licht und einem Wellenseparators 26 zum Reflektieren des unerwünschten Wellenbandlichts. Das Lichtausstrahlelement 21, Lichtaufnahmeelement 22 und der Halbspiegel 23 sind mit einem nicht dargestellten Packkörper umhüllt, wobei eine Sammellinse 24 als ein Öffnungsfenster dient, um eine Verbindung mit der Lichtübertragungsleitung 25 zu schaffen. In dieser Konfiguration reflektiert das Übertragungssignallicht von dem Lichtausstrahlelement 21 gegen den Halbspiegel 23 und fällt auf die Lichtübertragungsleitung 25 und wird zu dem Gegenstück gesandt. Wenn das von dem Gegenstück gesandte Signal aufgenommen wird, wird das den Halbspiegel 23 durchdringende Aufnahmesignallicht von der Lichtübertragungsleitung 25 dadurch aufgenommen, daß es durch das Lichtaufnahmeelement 22 in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, so daß eine optische Kommunikation stattfindet. In einem solchen Fall wird alternierend eine Übertragung und eine Aufnahme über eine Zeitaufteilung umgeschaltet, wobei zwischen diesen beiden keine Interferenz auftritt.

Zur regulären optischen Kommunikation wird das 1,3 µm-Bandlicht verwendet, wobei in der Lichtübertragungsleitung 25 das 1,55 µm-Bandlicht zum Aussenden oder eine Ausrüstungsüberprüfung oftmals gleichzeitig gemischt werden. In einem solchen Fall ist in der regulären optischen Kommunikation das 1,55 µm-Bandlicht nicht erwünscht und wirkt dieses als ein interferierendes Licht. Demzufolge wird gemäß Fig. 4 generell ein Wellenseperator 26 mit einem Interferenzfilter oder einem Mehrlagenfilm vor einem Modul eingesetzt, um das 1,55 µm-Bandlicht zu entfernen.

Wenn nach Vorbeschreibung ein Wellenseparator zur Entfernung des nicht erwünschten Wellenbandlichts verwendet wird, steigt die Anzahl von Teilen und erhöhen sich die Kosten und steigt die Modulgröße.

Der Beschichtungsfilm kann an der Oberfläche des Halbspiegels 23 vorgesehen sein, um den Filter zu bilden, wobei das 1,55 µm- Bandlicht reflektiert werden kann; allerdings gibt es Probleme dahingehend, daß, wenn das Licht mit dem Halbspiegel reflektiert wird, das unerwünschte 1,55 µm-Bandlicht irreguläre Reflektionen in einem Packkörper wiederholt und zu der Lichtübertragungsleitung 25 rückstrahlt und eine Störung bzw. ein Rauschen erzeugt, und zwar im Falle, in dem das 1,55 µm-Bandlicht verwendet wird, oder in das Lichtaufnahmeelement 22 eintritt und beim Eintritt des Aufnahmesignals eine Störung bzw. ein Rauschen verursacht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein optisches Kommunikationsmodul zu schaffen, das Licht nur von einem benötigten Wellenband aufnehmen kann, und zwar ohne Anwendung einer speziellen Komponente, wie etwa eines Wellenseparators, und gleichzeitig eine billige Struktur hat, um zu verhindern, daß das Licht eines unerwünschten Wellenbands zu der Lichtübertragungsleitung rückgestrahlt wird.

Das optische Kommunikationsmodul gemäß dieser Erfindung ist mit einem transparenten Element, das mit einem von einer Lichtübertragungsleitung kommenden Licht zu verbinden ist; einem Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme des durch das transparente Element gehenden Lichts; und einem Packkörper versehen, der das Lichtaufnahmeelement umhüllt und das transparente Element als ein Öffnungsfenster verwendet, wobei ein Wellenlängenselektivfilm, um zu gestatten, daß ein erwünschtes Wellenbandlicht übertragen wird und ein unerwünschtes Wellenbandlicht reflektiert wird, auf einer Oberfläche des transparenten Elements beschichtet ist.

Nachstehend ist mit der "Lichtübertragungsleitung" ein Medium, wie etwa ein optischer Faserkern, gemeint, das das Licht übertragen kann. Ferner ist mit dem transparenten Element ein Medium gemeint, das es ermöglicht, daß das Licht von der Lichtübertragungsleitung übertragen wird, wie etwa eine Sammellinse (Stablinse), Fensterglas, etc.

Mit dieser Konfiguration wird das Licht mit- dem Wellenband, das nicht zur optischen Kommunikation benötigt wird, wie das 1,55 µm- Band, an einer Oberfläche eines transparenten Elements nahe der Außenoberflächenseite des Packkörpers reflektiert, und hat dieses weniger Möglichkeit in den Packkörper zu reflektieren, um das Lichtaufnahmeelement zu erreichen, wodurch die die Aufnahme eines benötigten Wellenbands mit weniger Störung ermöglicht. Wenn ferner der Wellenlängenselektivfilm nicht an dem fokalen Punkt des Aufnahmesignallichtstrahls gebildet ist, kann das reflektierte Licht weder zu der Lichtübertragungsleitung, und zwar so wie es ist, rückgestrahlt werden, noch ist es dem Licht eines unerwünschten Wellenbands gestattet, zu der Lichtübertragungsleitung rückzustrahlen.

Insbesondere wird das transparente Element, das mit dem Material, das praktisch den gleichen Brechungsfaktor hat wie das der Lichtübertragungsleitung, in solcher Weise installiert, daß es mit der Lichtübertragungsleitung in Kontakt kommt, wobei der Wellenlängenselektivfilm an der Oberfläche des transparenten Elements gegenüber der Lichtübertragungsleitung beschichtet wird, oder wird das transparente Element mit einen mit der Lichtübertragungsleitung vorgesehenen bestimmten Zwischenraum angeordnet, wobei an der Oberfläche des transparenten Elements an der Seite der Lichtübertragungsleitung der Wellenlängenselektivfilm beschichtet ist.

Mit "praktisch dem gleichen Brechungfaktor" ist gemeint, daß der Brechungsfaktor nahe an einem Wert ist, wodurch keine reflektionsverursachenden Probleme an der Zwischenfläche auftreten.

Wenn das transparente Element in Kontakt mit der Lichtübertragungsleitung gebracht wird, ist es bevorzugt, daß das transparente Element eine Stablinse hat, wobei der an der Oberfläche der Stablinse gebildete Wellenlängenselektivfilm in einer Krümmung derart gebildet ist, daß das durch den Wellenlängenselektivfilm reflektierte Licht in die Stablinse rückstrahlt, da das Licht des unerwünschten Wellenbands außerhalb des Packkörpers reflektiert werden kann, wie etwa der äußeren Umfangsseite von dem optischen Faserkern, ohne es dem Reflektionslicht zu gestatten, zu der Lichtübertragungsleitung rückzustrahlen.

Es ist bevorzugt, daß das transparente Element eine Sammellinse ist, da das Licht zu dem Lichtaufnahmeelement gesammelt werden kann.

Es ist bevorzugt, daß die Oberfläche, an der der Wellenlängenselektivfilm gebildet ist, in einer Krümmung gebildet ist, da das reflektierte Licht schwerlich zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt.

Es ist bevorzugt, daß ein Lichtabsorbiermaterial in den Packkörper installiert wird, so daß das durch den Wellenlängenselektivfilm reflektierte Licht nicht in den Packkörper streut, da, selbst wenn das Licht des unerwünschten Wellenbands in den Packkörper reflektiert wird, es keine Mehrfachreflektion erzeugt und es für das Licht schwierig ist, das Lichtaufnahmeelement zu erreichen.

Es ist bevorzugt, daß der Wellenlängenselektivfilm an der Außenoberflächenseite des Packkörpers installiert ist, um zu verhindern, daß das durch den Wellenlängenselektivfilm reflektierte Licht in den Packkörper eintritt, da es für das reflektierte Licht schwierig ist, in den Packkörper einzutreten.

Wenn das mit dem Wellenlängenselektivfilm ausgestattete zweite transparente Element zwischen dem transparenten Element und dem Lichtaufnahmeelement installiert wird, ist es möglich, das Licht des unerwünschten Wellenbands weiter zu beseitigen.

Ein optisches Übertragungsmodul, das eine zweiseitige Übertragungs- und Aufnahmekommunikation durchführen kann, kann weiterhin dadurch erreicht werden, daß ein Lichtaufnahmeelement innerhalb des Packkörpers eingeschlossen wird.

Ein besonderes erfindungsgemäßes zweiseitiges optisches Übertragungsmodul hat ein Lichtausstrahlelement zur Erzeugung eines Übertragungssignallichts, eine Sammellinse zum Verbinden des Übertragungssignallichts von dem Lichtausstrahlelement zu der Lichtübertragungsleitung, ein Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme des Aufnahmesignallichts von der Lichtübertragungsleitung und einen Packkörper, der das Lichtausstrahlelement und das Lichtaufnahmeelement umhüllt und die Sammellinse als ein Öffnungsfenster verwendet, wobei an dem transparenten Element, das an oder in der Umgebung der konvexen Oberfläche der Sammellinse installiert ist, ein Wellenlängenselektivfilm vorgesehen ist, der gestattet, das Licht eines bestimmten Wellenbands zu übertragen und das Licht eines unerwünschten Wellenbands zu reflektieren.

Als die "Umgebung der konvexen Oberfläche der Sammellinse" wird eine Strecke bezeichnet, die kleiner ist als eine Hälfte der Strecke von der Sammellinse zu dem Lichtausstrahlelement oder dem Lichtaufnahmeelement.

Selbst mit dieser Konfiguration reflektiert das Licht des Wellenbands, das nicht zur optischen Kommunikation benötigt wird, wie das 1,55 µm-Band, an oder in der Umgebung der Sammellinse und reflektiert zu der Seite der Lichtübertragungsleitung. Da jedoch das Licht nicht an dem fokalen Punkt der Sammellinse reflektiert wird, wird die Reflektierrichtung des Strahls an der konvexen Oberfläche der Sammellinse geändert und kehrt dieser nicht zu dem Mittelabschnitt der Lichtübertragungsleitung zurück. Demzufolge reflektiert das Licht zu der Seite der Lichtübertragungsleitung und tritt nicht in die Lichtübertragungsleitung ein und wiederholt irreguläre Reflektionen mit der Umgebung der Lichtübertragungsleitung und tritt nicht in die Lichtübertragungsleitung oder das Lichtaufnahmeelement ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Veranschaulichung, die das Konzept eines Ausstrahlungsbeispiels des erfindungsgemäßen zweiseitigen optischen Kommunikationsmoduls erläutert;

Fig. 2 eine Veranschaulichung, die die Konstruktion eines bestimmten Beispiels eines Ausstrahlungsbeispiels des erfindungsgemäßen zweiseitigen optischen Kommunikationsmoduls erläutert;

Fig. 3(a) und 3(b) Veranschaulichungen zur Berechnung des Verhältnisses von durch die Linsenkrümmung reflektiertem Licht zu einer Rückstrahlung zu der optischen Faser;

Fig. 4 eine Veranschaulichung einer Abwandlung des Beispiels aus Fig. 2;

Fig. 5(a) und 5(b) Veranschaulichungen der Rückstrahlverlustrate durch Positionen von der Stablinse eines flachen Plattenspiegels;

Fig. 6 eine Veranschaulichung eine Beispiels eines herkömmlichen zweiseitigen optischen Kommunikationsmoduls.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein erfindungsgemäßes optisches Kommunikationsmodul gemäß Fig. 1, in der eine Konzeptzeichnung eines Ausstrahlungsbeispiels gezeigt ist, hat ein Lichtausstrahlelement 1 zum Erzeugen von Übertragungssignalen, eine Sammellinse 4, die ein transparentes Element zum Verbinden des Übertragungssignallichts T von dem Lichtausstrahlelement 1 zu der Lichtübertragungsleitung 5 ist, ein Lichtaufnahmeelement 2 zur Aufnahme des von der Lichtübertragungsleitung 5, wie beispielsweise ein optischer Faserkern, kommenden Signallichts R und einen Halbspiegel 3, der gestattet, daß das Übertragungssignallicht T zu der Seite der Lichtübertragungsleitung 5 reflektiert und das Aufnahmesignallicht R zu der Seite des Lichtaufnahmeelements 2 übertragen wird. Ferner ist an der konvexen Oberfläche der Sammellinse 4 ein Wellenlängenselektivfilm (Wellenlängentrennfilm) 7 beschichtet, um zu gestatten, daß ein erwünschtes Wellenbandlicht übertragen wird und das unerwünschte Wellenbandlicht reflektiert wird, wobei ein Packkörper 8, der das Lichtausstrahlelement 1 und das Lichtaufnahmeelement: 2 umhüllt und die Sammellinse 4 als ein Öffnungsfenster benutzt, installiert ist.

Das in Fig. 1 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel eines zweiseitigen optischen Kommunikationsmoduls mit einem Lichtausstrahlelement 1, wobei jedoch ein optisches Kommunikationsmodul zur Aufnahme von Signalen konfiguriert werden kann, wenn es zumindest mit einem Lichtaufnahmeelement 2 ausgestattet ist, und das Lichtausstrahlelement für diese Erfindung nicht immer benötigt wird. Als ein Lichtübertragungselement wird eine Sammellinse verwendet. Die Sammellinse ist bevorzugt, da sie in der Lage ist, Strahlen besser zu fokussieren und effizient zu verbinden, wobei diese Erfindung nicht auf die Sammellinse beschränkt ist. Wenn zusätzlich, wie es in dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel der Fall ist, die Lichtübertragungsleitung 5 und die Sammellinse 4 mit einem vorgesehenen Zwischenraum installiert werden, ist es nicht notwendig zu sagen, daß ein nicht reflektierender Film an dem Ende der Lichtübertragungsleitung 5 beschichtet ist, um zu verhindern, daß Licht an der Endfläche reflektiert.

Der Wellenlängenselektivfilm 7 ist mit einem Mehrlagenfilm gebildet, wie etwa SiO2, SiN, Al2O3, etc., wobei Licht einer Wellenlänge, die nicht in dem benötigten Wellenband liegt, aufgrund des Brechungsfaktors und der Dicke jedes Films reflektiert wird. Beispielsweise wird durch Kombinieren der Brechnungsfaktoren und der Dicke der Film in solcher Weise gebildet, daß das 1,55 µm-Band-Licht reflektiert wird und das 1,3 µm-Band-Licht übertragen werden kann. Der diesen Mehrlagenfilm aufweisende Beschichtungsfilm 7 ist an der konvexen Oberfläche der Sammellinse 4 gebildet. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausstrahlungsbeispiel ist an der konvexen Oberflächenaußenseite der Sammellinse 4 der Beschichtungsfilm 7 gebildet, wobei dieser jedoch auch an der konvexen Oberflächeninnenseite des Packkörpers 8 gebildet sein kann.

Fig. 2 zeigt ein bestimmtes strukturelles Beispiel. Dieses Beispiel wird durch Pressformen aus Eisen, etc. gebildet, wobei auf einem Stößel 6 mit einer mit Glas, etc. fixierten nicht gezeigten Leitung ein Lichtausstrahlelement 1 und ein Lichtaufnahmeelement 2 montiert sind, und der Halbspiegel 3, obwohl nicht veranschaulicht, ebenso an dem Stößel 6 befestigt ist. Ferner ist ein Packkörper 8, der eine Sammellinse hat, d. h. eine Stablinse 4, an dem Mittelabschnitt des Scheitels an dem Stößel 6 in solcher Weise befestigt, um die Umgebung abzudecken. Die Stablinse 4 hat an der Seite der optischen Übertragungsleitung 5 eine annähernd flache Oberfläche, so daß diese mit der Lichtübertragungsleitung 5 in Anlage befestigt ist, wobei innerhalb des Packkörpers 8 die konvexe Oberfläche gebildet ist. Überdies ist an der konvexen Oberfläche in dem Packkörper 8 ein Wellenlängenselektivfilm 7 gebildet. Auf diese Weise ist gemäß dem Beispiel aus Fig. 2 die Stablinse 4 (im Durchmesser) etwa 1,5 mm∅ dick, etwa 10 mm lang, wobei zwischen der konvexen Oberfläche der Stablinse 4 und dem Lichtaufnahmeelement 2 ein Abstand von etwa 2,7 mm vorhanden ist, und die Lichtübertragungsleitung (Faserkern) 5 im Durchmesser etwa 10 µm beträgt, und zwar im Hinblick auf eine Einzelmodusfaser, und etwa 50 µm beträgt im Hinblick auf eine Mehrfachmodusfaser. Mit B ist im Falle der Fig. 1 der Strahl des Übertragungssignallichts und des Aufnahmesignallichts bezeichnet. Wenn überdies an der Endfläche der Lichtübertragungsleitung der nicht reflektierende Beschichtungsfilm vorgesehen ist, können die Lichtübertragungsleitung und die Stablinse nicht in Anlage sein.

Das Lichtausstrahlelement 1 wird gebildet durch Befestigen des Halbleiterlaserchips 1a zum Ausstrahlen des Laserstrahls B von der Lichtausstrahloberfläche, seiner Endfläche, an einem aus Silikonsubstrat, etc. bestehenden Hilfsträger 1b. Das Lichtaufnahmeelement 2 hat beispielsweise eine Photodiode, einen Phototransistor, eine Photozelle, etc. Ferner sind das Lichtausstrahlelement 1 und das Lichtaufnahmeelement 2 an der optischen Achse der Stablinse 4 montiert, indem diese jeweils mit einer Goldpaste, etc. in solcher Weise an den Stößel 6 befestigt sind, daß die Lichtausstrahloberfläche und die Lichtaufnahmefläche in einem bestimmten Winkel gekippt sind. Der Grund dafür, daß die Lichtausstrahloberfläche und die Lichtaufnahmeoberfläche über einen bestimmten Winkel bezüglich der optischen Achse gekippt angebracht werden müssen, besteht darin, daß das Aufnahmesignallicht von der Lichtübertragungsleitung 5 nicht auf der Lichtausstrahloberfläche oder der Lichtaufnahmeoberfläche reflektiert und nicht wieder zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt. Demzufolge sollten diese in solcher Weise gekippt sein, daß das reflektierte Licht nicht in die Stablinse 4 eintritt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen optischen Kommunikationsmodul wird, da der Wellenlängenselektivfilm 7, um dem Licht eines erwünschten Wellenbands zu gestatten, übertragen zu werden, und um das Licht eines unerwünschten Wellenbands zu reflektieren, an der konvexen Oberfläche der Sammellinse vorgesehen ist, das Licht des unerwünschten Wellenbands an dem Wellenlängenselektivfilm 7 reflektiert. Da die Reflektionsoberfläche generell an der Sammellinsenoberfläche angeordnet ist, ist diese nicht vertikal zu der Lichtbewegungsrichtung (optische Achse), wobei das Licht in einer Richtung reflektiert wird, die sich von der Richtung unterscheidet, in der das Licht auf die Reflektionsoberfläche kommt. Das heißt, daß das Licht, wenn der Wellenlängenselektivfilm beispielsweise an der flachen Oberflächenseite der Stablinse aus Fig. 2 angeordnet ist, vertikal in der Lichtbewegungsrichtung reflektiert, wobei das Licht zu der Anfangsrichtung zurückkehrt und zu der Lichtübertragungsleitung 5 rückstrahlt, wobei jedoch, da es ebenso an der konvexen Oberfläche oder konkaven Oberfläche reflektiert wird, das Licht in einer Richtung reflektiert wird, die sich von der der Lichtübertragungsleitung unterscheidet. Selbst wenn das Licht zu der Lichtübertragungsleitung 5 rückstrahlt, tritt es kaum in den Kern des Mittelabschnitts ein. Daraus resultiert, daß das Licht an weiteren Signalaufnahmeseiten keine Störung erzeugt, indem es zu der Lichtübertagungsleitung 5 rückstrahlt. Da insbesondere im Falle der Einzelmodusfaser der Einfallwinkel begrenzt ist, in dem übertragen werden kann, wird, selbst wenn irreguläres Reflektionslicht in den Kern eintritt, das Licht kaum übertragen.

Nunmehr wird das Verhältnis erläutert, in dem das an der Linsenkrümmung reflektierte Licht zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt. Zunächst wird untersucht, von welchem Radiusbereich von der Mittellinie der Linsenkrümmung das reflektierte Licht zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt. Gemäß Fig. 3(a) ist z = f(x) die Linsenkrümmung und x3 die Koordinate auf der x-Achse des an der Krümmung an dem Punkt P mit x = x1 reflektierten Lichts, wobei das Licht im Falle von x3 = 5 µm oder weniger zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt, da der Kerndurchmesser 10 µm ist, wenn die Einzelmodusfaser für die Lichtübertragungsleitung verwendet wird. Die Formel der normalen Leitung am Punkt P ist die folgende:



z - f(x1) = {-1/f' (x1)}.(x-x1), wobei,



wenn x2 die Koordinate der normalen Leitung des Punktes P an der x-Achse ist, gilt:



x2 = f(x1).f' (x1)+x1, x3 = 2.x2, wobei,



da der Linsenentwurf durch die folgende Gleichung erreicht werden kann (A, B, C, k sind Konstanten, R ein Krümmungsradius und etwa 0,9 mm, und z0 die Länge einer Stablinse und etwa 10 mm), gilt





Wenn x3 = 0,005 mm, x1 = 0,00025 mm. Das heißt, daß, wenn das von der Faser austretende Licht an der Linsenoberfläche reflektiert, lediglich das auf den Abschnitt in dem Radius r = 0,255 µm oder weniger von der Linsenmittellinie auftreffende Licht zu der Faser (Faserkern) rückstrahlt.

Anschließend wird das Verhältnis untersucht, mit dem das Licht zu der Faser rückstrahlt. Wenn die Anzahl von Faseröffnungen NA 0,095 beträgt, ist die Intensität des von der Faser austretenden Lichts an der Krümmung der Stablinse gleichmäßig und bestrahlt es den Bereich im Strahldurchmesser x4 der Krümmung der 10 mm langen Stablinse 4, wie in Fig. 3(b) gezeigt.

NA = n.sin θ und n = 1,486,

x4 = tan θ = 0,641 (mm)





Das heißt, daß die Rate für das Licht, das auf der Krümmung der Linsenoberfläche reflektiert und rückstrahlt, um in die Faser einzutreten, -68 dB beträgt, was weit kleiner ist als -35 dB der Spezifikation. In dieser Berechnung wird angenommen, daß die Strahlintensität an der Krümmung gleichmäßig ist, wobei diese, selbst wenn die Intensität an dem Zentrum gemäß der großen Gaußschen Verteilung verteilt ist, etwa -58 dB wird, obwohl der Berechnungsprozeß weggelassen wird, wobei bestätigt worden ist, daß, selbst wenn das 1,55 µm-Wellenbandlicht auf der Linsenkrümmung reflektiert wird, das Licht mit der optischen Faser verbunden wird und nicht als Störquelle wirkt.

Andererseits kann, da das Licht zur Seite des Lichtaufnahmeelements 2 des Moduls mit dem Beschichtungsfilm 7 gefiltert wird und das Licht lediglich in dem gewünschten Wellenband eintritt, das Licht bei einen großen SN-Verhältnis aufgenommen werden. Da zusätzlich das unerwünschte Wellenbandlicht vor dem Eintritt in dem Packkörper 8 reflektiert wird, verursacht es keine irregulären Reflektionen in dem Packkörper und tritt nicht in das Lichtaufnahmeelement 2 ein. Das erwünschte Wellenbandlicht, das an der Lichtaufnahmeoberfläche und der Lichtaufnahmeoberfläche des Lichtaufnahmeelements 1 und des Lichtaufnahmeelements 2 reflektiert wurde, kann irreguläre Reflektionen in den Packkörper verursachen, wobei dies, da es ein Signallicht ist, kaum Störprobleme an dem Lichtaufnahmeelement 2 verursacht. Zusätzlich wird es, da es irregulär reflektiert wird, mit der Linse gesammelt, wobei das Rückstrahlverhältnis zu der Lichtübertragungsleitung 5 äußerst gering ist, so daß keine Probleme verursacht werden.

In dem vorangegangenen Beispiel ist der Wellenlängenselektivfilm 7 an der konvexen Oberfläche der Sammellinse 4 vorgesehen, wobei, wenn der Reflektionsfilm an der fokalen Oberfläche vorgesehen ist, an der das Licht mit der Sammellinse 4 gesammelt wird, das Licht zu dem optischen Pfad rückstrahlt, und zwar so wie es ist, durch den es sich bewegte und zu der Lichtübertragungsleitung 5 rückgestrahlt wird, wobei jedoch, sofern das Licht auf der Oberfläche reflektieren kann, die sich von der fokalen Oberfläche unterscheidet, der optische Pfad, der durch die Sammellinse reflektiert wird, nicht in rechten Winkeln zu den Beschichtungsfilm steht, so daß das Licht an bestimmten Reflektionswinkeln in verschiedene Richtungen reflektiert wird. Demzufolge tritt gemäß Fig. 4, selbst wenn der Beschichtungsfilm 7 an der Oberfläche des transparenten Elements 9 vorgesehen ist, das in der Umgebung der konvexen Oberfläche der Stablinse 6 angeordnet ist, das reflektierte Licht des unerwünschten Wellenbands in die Stablinse 4 ein, und zwar so wie es ist, sofern dieses nahe an der Stablinse 4 angeordnet ist, wobei es sich jedoch von dem Pfad unterscheidet, durch den es sich bewegte, und es nicht mit der Lichtübertragungsleitung 5 verbunden ist. Demzufolge kann der Beschichtungsfilm 7 nicht an der konvexen Oberfläche der Sammellinse angeordnet werden, sondern kann er in der Umgebung der konvexen Oberfläche angeordnet werden. In einem solchen Fall besteht, da der Abstand von der Stablinse 4 zu dem Sammelfilm 7 groß wird, eine Gefahr, daß das an dem Beschichtungsfilm 7 reflektierte unerwünschte Wellenbandlicht nicht zu der Stablinse 4 rückstrahlt, sondern eine irreguläre Reflektion in dem Packkörper 8 wiederholt und in das Lichtaufnahmeelement 2 eintritt, wobei es daher bevorzugt ist, daß die Stablinse so nahe wie möglich an dem Beschichtungsfilm angeordnet ist. Zumindest ist der Abstand vorzugsweise kleiner als eine Hälfte des optischen Pfads ausgehend von der Stablinse 4 zu dem Lichtausstrahlelement 1 oder dem Lichtaufnahmeelement 2.

Vor der Stablinse ist ein Totalreflektionsspiegel einer ebenen Bauart angeordnet, wobei, wie in Fig. 5(a) gezeigt, der Isolator 12 und die Kopplungseinrichtung 13 zwischen der Laserdiode 11 und der Stablinse 14 querverbunden sind und die Intensität des reflektierten Lichts mit einem Energiemeßgerät 15 über eine Kopplungseinrichtung 13 gemessen wird, wobei der Rückstrahlverlust untersucht wurde, wenn die Position des Totalreflektionsspiegels 19 in verschiedenartigen Weisen variiert wird. Die Ergebnisse sind in Fig. 5(b) gezeigt. Wenn gemäß Fig. 5(b) der Totalreflektionsspiegel 19 an der Position des Fokuspunktes der Stablinse 14 (L = 0) angeordnet ist, ist der Rückstrahlverlust nahezu 0, wobei, wenn sich der Spiegel der Oberfläche der Stablinse 14 nähert, der Rückstrahlverlust ansteigt und nahezu in den Bereich von 35 dB der Spezifikation eintritt. Jedoch gibt es Fälle, in denen der Rückstrahlverlust weniger als 35 dB ist und der Rückstrahlverlust in Abhängigkeit von den Reflektionswinkeln selbst bei gemessenen Werten klein ist, wobei, um ausdrücklich 35 dB oder mehr zu sichern, es bevorzugt ist, an der Krümmung der Stablinse 14 einen Reflektionsfilm von etwa 10 dB vorzusehen. Es ist schwierig, den Wellenlängenselektivfilm zum Reflektieren des unerwünschten Wellenbandlichts von mehr als 35 dB an der Krümmung zu beschichten, wobei jedoch der Wellenbandselektivfilm von etwa 10 dB problemlos vorgesehen werden kann, und durch Anwendung des Films in Kombination mit den an dieser Ebene vorgesehenen Wellenbandselektivfilm ein Hochleistungswellenbandselektivfilm problemlos erreichbar ist.

Zusätzlich wurde in dem vorerwähnten Beispiel das Übertragungssignallicht und das Aufnahmesignallicht mit einem Halbspiegel separiert, wobei dies jedoch das gleiche ist wie die Konstruktion, wonach das Übertragungssignallicht an der Lichtaufnahmeoberfläche des Lichtaufnahmeelements reflektiert wird und an die Sammellinse verbunden wird, oder wie die Konstruktion, wonach das Aufnahmesignallicht an der Lichtausstrahloberfläche des Lichtausstrahlelements reflektiert wird und das Licht mit den Lichtaufnahmeelement aufgenommen wird.

In jedem der vorerwähnten Beispiele ist es möglich, das reflektierte unerwünschte Wellenbandlicht zu absorbieren, indem das Lichtabsorbierelement vorgesehen wird, und zwar beispielsweise durch Anwenden eines schwarzen Lacks auf den Packkörper innerhalb oder an dem Ende um die Lichtübertragungsleitung, was bevorzugt ist, da eine Befürchtung beseitigt werden kann, daß das Licht durch Mehrfachreflektionen sich in der Lichtübertragungsleitung oder dem Lichtaufnahmeelement zerstreut. Weitere Beispiele eines Lichtabsorbierelements schließen einen schwarzen Kunststoff, eine Beschichtung mit einem schwarzen Material und dergleichen ein. Überdies ist es möglich zu verhindern, daß sich das Licht in der Lichtübertragungsleitung zerstreut, und zwar durch Ausbildung der Krümmung in solcher Weise, daß das Licht, daß auf der Oberfläche reflektiert wurde, an der der Wellenlängenselektivfilm vorgesehen ist, nicht zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt, sondern zu der Umgebung rückstrahlt.

Da erfindungsgemäß der Beschichtungsfilm, um zu gestatten, daß das erwünschte Wellenbandlicht übertragen wird und das unerwünschte Wellenbandlicht reflektiert wird, an oder in der Nähe der konvexen Oberfläche der Sammellinse vorgesehen ist, die das optische Kommunikationsmodul aufweist, wird erfindungsgemäß ein billiges optisches Kommunikationsmodul zum Abtrennen des unerwünschten Wellenbandlichts geschaffen, und zwar ohne Anwendung eines teueren Wellenseparators und ohne Rückstrahlung des unerwünschten Wellenbandlichts zu der Lichtübertragungsleitung, um zu verhindern, daß an weiteren Aufnahmeseiten eine Störung bzw. ein Rauschen erzeugt wird.

Obwohl vorhergehend ein bevorzugtes Beispiel ausführlich erläutert worden ist, ist es verständlich, daß bestimmte Veränderungen vom Fachmann durchgeführt werden können, ohne von dem in den beigefügten Ansprüchen definierten Schutzbereich abzuweichen.

Es ist ein optisches Kommunikationsmodul offenbart, mit einem Lichtausstrahlelement zum Erzeugen eines Übertragungssignallichts; einer Sammellinse zum Verbinden des Übertragungssignallichts von dem Lichtausstrahlelement zu einer Lichtübertragungsleitung; einem Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme eines Aufnahmesignallichts von der Lichtübertragungsleitung; und einem Packkörper, der das Lichtausstrahlelement und das Lichtaufnahmeelement umhüllt und die Sammellinse als ein Öffnungsfenster anwendet, wobei ein Wellenlängenselektivfilm, um zu gestatten, daß das benötigte Wellenbandlicht übertragen wird und das unerwünschte Wellenbandlicht reflektiert wird, an dem transparenten Element beschichtet ist, das an oder in der Nähe einer konvexen Oberfläche der Sammellinse installiert ist. Als ein Ergebnis kann ein zweiseitiges optisches Kommunikationsmodul billiger Konstruktion geschaffen werden, in der lediglich das erwünschte Wellenbandlicht aufgenommen werden kann, und zwar ohne Anwendung einer speziellen Komponente, wie etwa eines Wellenseparators, und die das unerwünschte Wellenbandlicht nicht zu der Lichtübertragungsleitung rückstrahlt.


Anspruch[de]
  1. 1. Optisches Kommunikationsmodul mit:

    einem transparenten Element, das mit einem von einer Lichtübertragungsleitung kommenden Licht zu verbinden ist;

    einem Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme des durch das transparente Element gehenden Lichts; und

    einem Packkörper, der das Lichtaufnahmeelement umhüllt und das transparente Element als ein Öffnungsfenster verwendet, wobei

    ein Wellenlängenselektivfilm, um zu gestatten, daß ein erwünschtes Wellenbandlicht übertragen wird und ein unerwünschtes Wellenbandlicht reflektiert wird, auf einer Oberfläche des transparenten Elements beschichtet ist.
  2. 2. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei das transparente Element aus einem Material angefertigt ist, das praktisch den gleichen Brechungsfaktor hat wie das der Lichtübertragungsleitung und in Kontakt mit der Lichtübertragungsleitung installiert ist, und der Wellenlängenselektivfilm an einer Oberfläche des transparenten Elements gegenüber der Lichtübertragungsleitung beschichtet ist.
  3. 3. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 2, wobei das transparente Element eine Stablinse aufweist, und eine Oberfläche der Stablinse, an der der Wellenlängenselektivfilm vorgesehen ist, in einer Krümmung gebildet ist, so daß ein durch den Wellenlängenselektivfilm reflektiertes Licht zu der Stablinseninnenseite rückstrahlt.
  4. 4. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei das transparente Element mit einem bestimmten Zwischenraum installiert ist, der mit der optischen Übertragungsleitung vorgesehen wird, wobei der Wellenlängenselektivfilm an einer Oberfläche an der Lichtübertragungsleitung des tranzsparenten Elements beschichtet ist.
  5. 5. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei das transparente Element eine Sammellinse ist.
  6. 6. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei die eine Oberfläche, an der der Wellenlängenselektivfilm gebildet ist, eine Krümmung ist.
  7. 7. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei ein Lichtabsorbiermaterial innerhalb des Packkörpers installiert ist, so daß ein durch den Wellenlängenselektivfilm reflektiertes Licht nicht in dem Packkörper zerstreut wird.
  8. 8. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei das Wellenlängenselektivfilmmaterial an einer äußeren Seite des Packkörpers installiert ist, so daß ein durch den Wellenlängenselektivfilm reflektiertes Licht nicht in den Packkörper eintritt.
  9. 9. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei ein zweites transparentes Element, das das Wellenlängenselektivfilm aufweist, zwischen dem transparenten Element und den Lichtaufnahmeelement installiert ist.
  10. 10. Optisches Kommunikationsmodul nach Anspruch 1, wobei ein Lichtausstrahlelement in dem Packkörper installiert ist, um eine zweiseitige Kommunikation durchzuführen.
  11. 11. Zweiseitige optisches Kommunikationsmodul mit:

    einem Lichtausstrahlelement zum Erzeugen eines Übertragungssignallichts;

    einer Sammellinse zum Verbinden des Übertragungssignallichts von dem Lichtausstrahlelement zu einer Lichtübertragungsleitung;

    einem Lichtaufnahmeelement zur Aufnahme eines Aufnahmesignallichts von der Lichtübertragungsleitung; und

    einem Packkörper, der das Lichtausstrahlelement und das Lichtaufnahmeelement umhüllt und die Sammellinse als ein Öffnungsfenster anwendet, wobei

    ein Wellenlängenselektivfilm, um zu gestatten, daß das benötigte Wellenbandlicht übertragen wird und das unerwünschte Wellenbandlicht reflektiert wird, an dem transparenten Element beschichtet ist, das an oder in der Nähe einer konvexen Oberfläche der Sammellinse installiert ist.






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