JP2006119464A - Single core bidirectional optical transceiver - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光通信に使用される単芯双方向光送受信トランシーバに関する。 The present invention relates to a single-core bidirectional optical transceiver used for optical communication.
従来、VCSEL(Vertical-Cavity Surface Emitting Laser、垂直共振器面発光レーザ)を搭載した光送受信トランシーバは、光送信,光受信に夫々1本づつ光コネクタ付き光ファイバーを接続して光通信を行っていた。従来の光送受信トランシーバとしては、例えば図3(A),(B)及び図4に示す構造のものが知られている。ここで、図3(A)は同トランシーバの平面図、図3(B)は図3(A)のX−X線に沿う断面図、図4は同トランシーバのブロック図を示す。 Conventionally, an optical transceiver equipped with a VCSEL (Vertical-Cavity Surface Emitting Laser) performs optical communication by connecting an optical fiber with an optical connector for each of optical transmission and reception. . As conventional optical transmission / reception transceivers, for example, those having the structures shown in FIGS. 3A, 3B and 4 are known. 3A is a plan view of the transceiver, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 3A, and FIG. 4 is a block diagram of the transceiver.
光送受信トランシーバ1は、TOSA(Transmitter Optical Sub Assembly)と呼ばれる第1の光学系2と、ROSA(Receiver Optical Sub Assembly)と呼ばれる第2の光学系3とを備えている。第1の光学系2は、ステム4上に夫々搭載された光送信部としての光送信素子(VCSEL)5及び光モニター光受信素子6と、樹脂スリーブ10aとを有している。前記ステム4には、光送信素子5、光モニター光受信素子6を気密に封止するようにガラス窓付きキャップ7が冠着されている。前記樹脂スリーブ10aは前記キャップ7の光ファイバーコネクタ側に配置され、レンズ部8、光ファイバーコネクタ用の貫通孔(レセプタクル部)9が形成されている。
The optical transceiver 1 includes a first
第2の光学系3は、ステム4上に夫々搭載された光受信部としての光受信素子11及びトランスインピーダンスアンプ12と、樹脂スリーブ10bとを有している。前記ステム4には、光受信素子11、トランスインピーダンスアンプ12を気密に封止するようにガラス窓付きキャップ7が冠着されている。前記樹脂スリーブ10bは前記キャップ7の光ファイバーコネクタ側に配置され、レンズ部8、光ファイバーコネクタ用の貫通孔9が形成されている。
The second optical system 3 includes a
図3中の符番13は、前記TOSAを駆動するドライバIC14及びリミッティングアンプ15が搭載された制御基板を示す。前記制御基板13には、TOSAと呼ばれる第1の光学系2やROSAと呼ばれる第2の光学系3が接続され、前記制御基板13、第1・第2の光学系2,3は外囲器18により囲まれている。
ところで、従来の光送受信トランシーバを使用した光通信システムでは、図4に示すように、光伝送に送信、受信用の光ファイバーが2本必要であった。ここで、通信コスト削減及びシステム構成を簡便化する要求の点を考慮すると、光ファイバー1本での光送受信伝送が経済的であった。しかし、従来構成の光送受信トランシーバではこの要求に対して達成は困難であった。 By the way, in an optical communication system using a conventional optical transceiver, two optical fibers for transmission and reception are required for optical transmission as shown in FIG. Here, considering the demands for reducing communication costs and simplifying the system configuration, optical transmission / reception transmission with a single optical fiber has been economical. However, it has been difficult to achieve this requirement with the conventional optical transceiver.
従来、主に光通信に用いられ、半導体光素子と光ファイバーとを光学的に接続する光モジュールとしては、例えば特許文献1が知られている。
本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、2つの異なる発振波長を持つ光送信素子と光受信素子及び波長合分波フィルターを一つの光学系に内蔵するように搭載することにより、光送受信伝送を1本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部と光受信部のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が可能な単芯双方向光送受信トランシーバを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the conventional problems. By mounting an optical transmission element having two different oscillation wavelengths, an optical reception element, and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter so as to be incorporated in one optical system. Provides a single-core bidirectional optical transceiver that enables optical transmission / reception transmission with a single optical fiber, enables transmission at a low bit rate, and suppresses the influence of crosstalk between the optical transmission unit and optical reception unit at a high bit rate. The purpose is to do.
この発明に係る単芯双方向光送受信トランシーバは、2つの異なる発振波長を持つ光送信素子と光受信素子と波長合分波フィルターを一つの送受信光学系に内蔵させ、この送受信光学系に1本の光コネクタ付き光ファイバーを接続させて、光送受信伝送を行うことを特徴とする。 The single-core bidirectional optical transceiver according to the present invention incorporates an optical transmission element having two different oscillation wavelengths, an optical reception element, and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter in one transmission / reception optical system. An optical fiber with an optical connector is connected to perform optical transmission / reception transmission.
本発明によれば、光送受信伝送を1本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部と光受信部のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が可能な単芯双方向光送受信トランシーバを提供できる。 According to the present invention, single-core bidirectional transmission that enables optical transmission / reception transmission with a single optical fiber, can be performed at a low cost, and can be transmitted at a high bit rate while suppressing the influence of crosstalk between the optical transmission unit and the optical reception unit. An optical transceiver can be provided.
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明において、前記送受信光学系としては屈折率が実質的に1.6の樹脂スリーブが挙げられる。この樹脂スリーブに、光送信素子、光受信素子及び波長合分波フィルターが一体的に保持されていることが好ましい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
In the present invention, the transmitting / receiving optical system includes a resin sleeve having a refractive index of substantially 1.6. It is preferable that the optical transmission element, the optical reception element, and the wavelength multiplexing / demultiplexing filter are integrally held on the resin sleeve.
本発明において、送受信光学系に接続される光コネクタ付き光ファイバーのコア径は、50μm以上であることが好ましい。即ち、本発明の単芯双方向光送受信トランシーバは、マルチモードファイバーに対応したものなので、上述したようにコア径を50μm以上とすることにより、マルチモードファイバーのコア径規格の主流であるφ50μmとφ62.5μmの二種類をカバーできる。 In the present invention, the core diameter of the optical fiber with an optical connector connected to the transmission / reception optical system is preferably 50 μm or more. That is, the single-core bidirectional optical transceiver according to the present invention is compatible with multimode fiber. Therefore, by setting the core diameter to 50 μm or more as described above, the core diameter standard of multimode fiber is 50 μm. Two types of φ62.5μm can be covered.
本発明においては、発振ピーク波長820nmと850nmのVCSELを用い、波長合分波フィルターの特性上、波長範囲を820nm+5/−10nm、850nm+10/−5nmとすることが好ましい。ここで、「+5/−10nm」は820nmにおける公差が+5nm〜−10nmであることを意味し、「+10/−5nm」は850nmにおける公差が+10〜−5nmであることを意味する。 In the present invention, it is preferable to use VCSELs with oscillation peak wavelengths of 820 nm and 850 nm, and to set the wavelength range to 820 nm + 5 / −10 nm and 850 nm + 10 / −5 nm in terms of the characteristics of the wavelength multiplexing / demultiplexing filter. Here, “+ 5 / −10 nm” means that the tolerance at 820 nm is +5 nm to −10 nm, and “+ 10 / −5 nm” means that the tolerance at 850 nm is +10 to −5 nm.
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
(実施例)
図1及び図2を参照する。ここで、図1はこの実施例に係る単芯双方向光送受信トランシーバの平面図、図2は図1の要部の拡大図である。なお、本例は、光発振ピーク波長が820nmの光を送信し、光発振ピーク波長が850nmの光を受信する場合(上り820nm/下り850nm)を示す。
Next, specific embodiments of the present invention will be described.
(Example)
Please refer to FIG. 1 and FIG. Here, FIG. 1 is a plan view of a single-core bidirectional optical transceiver according to this embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG. This example shows a case where light having an optical oscillation peak wavelength of 820 nm is transmitted and light having an optical oscillation peak wavelength of 850 nm is received (upstream 820 nm / downstream 850 nm).
図中の符番21は、屈折率1.6近傍の光学樹脂(例えば、ソルベイアドバンストポリマーズ(株)製の商品名:ユーデル)で成形された送受信光学系としての樹脂スリーブを示す。この樹脂スリーブ21には、光コネクタ付き光ファイバー(図示せず)が固定されるレセプタクル部22と、光ファイバーからの出射光をコリメート化するレンズ部23が形成されている。
前記樹脂スリーブ21の光ファイバーとは反対側の端部には光送信部24が配置され、樹脂スリーブ21の周縁部には光受信部25が配置されている。また、前記樹脂スリーブ21の内部には、該樹脂スリーブ21の軸方向に対して30度(θ)の角度で傾斜して固定された波長合分波フィルター26が配置されている。
An
前記光送信部24は、ステム27上に夫々搭載された発振波長820nmの光送信素子(VCSEL)28とモニター光受信素子29を有している。前記ステム27には、光送信素子28及びモニター光受信素子29を気密に封止するように半球レンズ30を備えたガラス窓付きキャップ31が冠着されている。
The
前記光受信部25は、ステム27上に夫々搭載された光受信素子32とトランスインピーダンスアンプ33を有している。前記ステム27には、光受信素子32及びトランスインピーダンスアンプ33を気密に封止するように半球レンズ30を備えたガラス窓キャップ31が冠着されている。なお、前記符番34は板状のガラス窓、符番35はリードを示す。
The
図1において、符番36は、ドライブIC37及びリミッティングアンプ38が搭載された制御基板を示す。この制御基板36には、前記光送信部24や光受信部25からのリード35が固定されている。また、前記制御基板36、前記光送信部24及び光受信部25は、外囲器40により囲まれている。
In FIG. 1,
こうした構成の単芯双方向光送受信トランシーバにおける上り、下りでの作用は次の通りである。
上り:光送信部24のステム27上に搭載された光送信素子28の10〜30度の角を持つ出射光は半球レンズ30でコリメート化され、前記波長合分波フィルター26を透過し、樹脂スリーブ21のレンズ部23で集光され、光ファイバー(マルチモードファイバー)へ結合される。
下り:光ファイバー(マルチモードファイバー)の出射光は樹脂スリーブ21のレンズ部23でコリメート化され、波長合分波フィルター26を反射した光が光受信部25側の半球レンズ30で集光され光受信素子32に結合される。
The upstream and downstream operations of the single-core bidirectional optical transceiver having such a configuration are as follows.
Ascending: The emitted light having an angle of 10 to 30 degrees of the
Downstream: The light emitted from the optical fiber (multimode fiber) is collimated by the
このように、上記実施例に係る単芯双方向光送受信トランシーバによれば、VCSEL出射光を半球レンズ30で、光ファイバー出射光を樹脂スリーブ21のレンズ部23でコリメート化しているが、これにより波長合分波フィルター26に対しての入射角度が最適化され、波長合分波フィルター26の固定角度のばらつきや、樹脂スリーブ21とステム27の固定角度ズレ、VCSEL発振波長のばらつきによる光伝送特性の劣化に対しての耐性を増やすことができる。
As described above, according to the single-core bidirectional optical transceiver according to the above embodiment, the VCSEL emission light is collimated by the
また、2つの異なる発信波長(820nm、850nm)を持つ光送信素子28と光受信素子32及び波長合分波フィルター26を一つの光学系に内蔵するように搭載することにより、光送受信伝送を図5に示すように1本の光ファイバーで可能とし、低コスト、且つ光送信部24と光受信部25のクロストークの影響を抑えて高ビット率での伝送が実現できる。
In addition, optical transmission / reception transmission is achieved by mounting the
下記表1は、本発明に係る単芯双方向光送受信トランシーバによる伝送試験結果をまとめたものである。即ち、本製品の上り820nm/下り850nmと、上り850nm/下り820nmを光ファイバーで接続し、ビット率=1.25Gbpsと2.5Gbpsにて伝送試験を実施した。図6は、この表1のデータを光のパワーを横軸とし、ビット誤り率を縦軸としてプロットした特性図を示す。
表1において、「Δ」は最小受信感度の差を示す。「Ref.」は、最小受信感度差を内蔵光送信部ON/OFFの状態で差を求める為、OFF状態(最上段)を基準値とした。また、「1.25Gbps」は、Gigabit Ethernet SXの最小受信感度規格を示す。「2.5Gbps」について規格はないが、2.1Gb/s Fiber Channelの規格を記載した。 In Table 1, “Δ” indicates a difference in minimum reception sensitivity. “Ref.” Uses the OFF state (uppermost stage) as a reference value in order to obtain the difference in minimum reception sensitivity when the built-in optical transmission unit is ON / OFF. “1.25 Gbps” indicates the minimum reception sensitivity standard of Gigabit Ethernet SX. Although there is no standard for “2.5 Gbps”, the standard of 2.1 Gb / s Fiber Channel is described.
上記表1及び図6より、本発明の上り下り用として2つの異なる発振波長を持つVCSELを用いて光送信素子と受信素子と波長合分波フィルターを内蔵した一つの光学系に搭載した光り送受信伝送を光りファイバー1本で可能とする光送受信トランシーバが得られることが判明した。 From the above Table 1 and FIG. 6, using a VCSEL having two different oscillation wavelengths for upstream and downstream of the present invention, optical transmission / reception mounted in one optical system incorporating an optical transmission element, a reception element, and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter It has been found that an optical transmission / reception transceiver that can transmit light with a single fiber is obtained.
なお、上記実施例では、波長合分波フィルターの固定角度を30度としたが、これに限らず、特性上は20度〜45度の範囲であってもよい。但し、角度は20度では小型化が困難であり、光送受信トランシーバへの搭載が難しい。また、45度では波長合分波フィルターの誘電多層膜数を増やさなければならないため、コストアップとなる。 In addition, in the said Example, although the fixed angle of the wavelength multiplexing / demultiplexing filter was 30 degree | times, it may be the range of 20 degree | times-45 degree | times not only in this but on the characteristic. However, when the angle is 20 degrees, it is difficult to reduce the size, and it is difficult to mount the optical transceiver. Further, at 45 degrees, the number of dielectric multilayer films of the wavelength multiplexing / demultiplexing filter has to be increased, resulting in an increase in cost.
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment as it is, It can implement by changing a component in the range which does not deviate from the summary in an implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
21…樹脂スリーブ(光送受信光学系)、22…レセクタブル部、23…レンズ部、24…光送信部、25…光受信部、26…波長合分波フィルター、27…ステム、28…光送信素子、29…モニター光受信素子、32…光受信素子、30…半球レンズ、31…ガラス窓付きキャップ、33…トランスインピーダンスアンプ、34…ガラス窓、35…リード、36…制御基板、37…ドライバーIC、38…リミッティングアンプ。
DESCRIPTION OF
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| JP2004308526A JP2006119464A (en) | 2004-10-22 | 2004-10-22 | Single core bidirectional optical transceiver |
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7467898B2 (en) | 2006-03-29 | 2008-12-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical transceiver installing bi-directional optical sub-assembly |
| JP2009164324A (en) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical transceiver |
| JP2010164856A (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-29 | Ntt Electornics Corp | Optical module |
| US9904022B2 (en) | 2015-12-08 | 2018-02-27 | Fujitsu Limited | Optical receiving device including first lens and second lens and optical receiving system including first lens and second lens |
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2004
- 2004-10-22 JP JP2004308526A patent/JP2006119464A/en active Pending
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