CN1818734A - 衍射光栅部件和光通信模块 - Google Patents

Abstract

一种衍射光栅部件和光通信模块，该光通信模块包括：半导体激光器；耦合光学系统，其用于使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向光纤耦合；两个受光元件，其至少接受从所述光纤端面射出的具有波长λ2、λ3的两束光。所述耦合光学系统具有衍射结构，并且，所述耦合光学系统在相应的不同的方向上改变具有波长λ1、λ2和λ3的光路，而使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向所述光纤射入，从至少具有波长λ2、λ3的两束光的每一个射入所述两个受光元件的每一个。

Description

衍射光栅部件和光通信模块

技术领域

本发明涉及衍射光栅部件和光通信模块。

背景技术

在现有的读取来自CD和DVD这两种媒体信号的光拾取装置用衍射光栅部件中，把读取CD所使用的波长785nm的激光和读取DVD所使用的波长655nm的激光作为对象，为了把CD用波长激光和DVD用波长激光的光轴同轴化能使用一个受光元件检测信号，而把邻接的衍射面部的光程差设定成与一定的波长同等，而使用由六面形成的台阶状光栅。

在光通信领域中，把两个波长分别在接收侧和发送侧使用，把两个波长分离，使来自半导体激光器的光与光纤结合，使来自光纤的光与受光元件结合的光通信模块是公知的，下面的专利文献1中就把半导体激光的波长设定为1310nm，把来自光纤的波长设定为1550nm，把邻接的衍射面部的光程差设定成与一定的波长同等，而使用由三面形成的台阶状光栅。

专利文献1：特开2003-344715号公报

在上述的台阶状光栅中能把两个波长进行分离，但难于把更多波长的光进行分离。特别是在光通信领域中，为了达到使来自半导体激光器的光不受波长稍微变动的影响而稳定地与光纤结合，且把来自光纤的两个波长的光进行分离向其他受光元件引导的三波长光通信模块，现有的台阶状光栅难于把来自光纤的光进行充分分离。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术问题而开发的，其目的在于提供一种把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离而能利用三波长的光通信模块，以及为了能利用三波长而把波长不同的光能以充分的衍射角进行分离的衍射光栅部件。

为了达到本发明的所述目的，下面说明其理想的结构。

为了达到所述目的，本发明光通信模块包括：半导体激光器；耦合光学系统，其用于使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向光纤耦合；两个受光元件，其接受从所述光纤端面射出的至少两个波长λ2、λ3的光，该光通信模块中，所述耦合光学系统配置在所述光纤与所述半导体激光器和所述两个受光元件之间，且所述耦合光学系统的至少一个面上具有衍射结构，其通过把三个波长的光相对地向不同的方向弯曲，而使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向所述光纤射入，从所述光纤射出的两个波长λ2、λ3的光向各自离开配置的所述两个受光元件射入。

根据该光通信模块，通过在耦合光学系统至少一个面上设置衍射结构，而使来自半导体激光器的波长λ1的光向光纤射入，来自光纤的至少两个波长λ2、λ3的各光向离开配置的两个受光元件射入，能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角分离而利用三个波长。

在所述光通信模块中当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构是通过把具备预先规定台阶数的台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，该台阶部具有沿光轴方向的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，在所述台阶状光栅部中，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长整数倍的光程差，所述衍射面部优选是12面。这样，在能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好。

这时，所述台阶部优选是给予通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的约两倍的光程差。或所述台阶部优选是给予通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的约一倍的光程差。

所述台阶部，其对于所述波长λ1的光把波长λ1的M倍光程差给予通过所述邻接的衍射面部的光，M由满足下面的条件式(1)或(2)来决定，衍射光量能进行调整。

0.9＜M＜1.1        (1)

1.9＜M＜2.1        (2)

优选是通过所述耦合光学系统的所述衍射结构，对波长不同的三个波长的光产生各自不同级数的衍射光。这样，就能把三个波长的光相对地向不同的方向弯曲分离。特别是对于来自光纤的波长不同的光，衍射效率最大的衍射级数产生各自不同的衍射光，这样就能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离。且越是长波长越是以大的衍射级数进行衍射时，则能使各波长之间衍射角的差充分大，所以更加理想。

例如当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述耦合光学系统中的衍射结构对于所述波长λ1的光产生0级衍射光(透射波)，对于波长λ2的光是三级衍射光产生最大衍射效率，对于波长λ3的光是四级衍射光产生最大衍射效率，这样，在把来自光纤的波长不同的光能以充分的衍射角进行分离的同时，增大了衍射光的光量。

且当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生0级衍射光(透射波)，对于波长λ2的光是一级衍射光产生最大衍射效率，对于波长λ3的光是二级衍射光产生最大衍射效率，这样，在把来自光纤的波长不同的光能以充分的衍射角进行分离的同时，增大了衍射光的光量。

且当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构是通过把具备预先规定台阶数的台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，该台阶部具有沿光轴方向的上升面部和从所述上升面部突出形成的衍射面部，在所述台阶状光栅部中，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长整数倍的光程差，所述衍射面部优选是9面。这样，在能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好。

这时，所述台阶部优选是给予通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的约两倍的光程差。

所述台阶部，其对于所述波长λ1的光把波长λ1的M倍光程差给予通过所述邻接的衍射面的光，M由满足下面的条件式(2)来决定，衍射光量能进行调整。

1.9＜M＜2.1         (2)

且当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述耦合光学系统中的衍射结构对于所述波长λ1的光产生0级衍射光(透射波)，对于波长λ2的光是二级衍射光产生最大衍射效率，对于波长λ3的光是三级衍射光产生最大衍射效率，这样，在把来自光纤的波长不同的光能以充分的衍射角进行分离的同时，增大了衍射光的光量。

且当所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构是通过把具备预先规定台阶数的台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，该台阶部具有沿光轴方向的上升面部和从所述上升面部突出形成的衍射面部，在所述台阶状光栅部中，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长整数倍的光程差，所述衍射面部优选是11面。这样，在能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好。

这时，所述台阶部优选是给予通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的约一倍的光程差。

所述台阶部，其对于所述波长λ1的光把波长λ1的M倍光程差给予通过所述邻接的衍射面部的光，M由满足下面的条件式(1)来决定，衍射光量能进行调整。

0.9＜M＜1.1         (1)

所述衍射结构通过对于所述波长λ1的光产生0级衍射光(透射波)，对于波长λ2的光是一级衍射光产生最大衍射效率，对于波长λ3的光是二级衍射光产生最大衍射效率，这样，在把来自光纤的波长不同的光能以充分的衍射角进行分离的同时，增大了衍射光的光量。

所述衍射面部是在所述台阶状光栅部的高度增加的方向上使高度减少地倾斜而形成的，通过使波长λ1的入射光直行，使波长λ2和λ3的入射光以不同的衍射级数进行衍射，能把来自光纤的波长不同的光以更充分的衍射角进行分离。

本发明的衍射光栅部件是把不同波长的光进行分波的衍射光栅部件，在与光轴垂直的面上形成衍射光栅部，所述衍射光栅部是通过在台阶部上，把具备预先规定台阶数的台阶状光栅部反复而形成的，该台阶部具有沿光轴方向的上升面部和从所述上升面部突出形成的衍射面部，在所述台阶状光栅部中，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的一个入射光给予入射光波长整数倍的光程差，所述衍射面部是9面、11面或12面。

根据该衍射光栅部件，通过台阶状光栅部把台阶部以具备预先规定的台阶数反复而形成，该台阶部具有沿光轴方向的上升面和从所述上升面部突出形成的衍射面部，所述台阶部对所述波长λ1的光，对通过所述邻接的衍射面部的光给予波长λ1的M倍的光程差，且对通过邻接的所述衍射面部的一个入射光给予入射光波长整数倍的光程差，所述衍射面部是9面、11面或12面，这样，在能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好，能利用三个波长。

在所述衍射光栅部件中当以下的波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

对于所述波长λ1的光，所述台阶部优选对通过所述邻接的衍射面部的光给予波长λ1的约整数倍的光程差。这时，对λ2、λ3的光，更优选是对通过所述邻接的衍射面部的光给予各波长λ2、λ3的非整数倍的光程差。

这时，对于所述波长λ1的光，所述台阶部对通过所述邻接的衍射面部的光给予波长λ1的M倍的光程差，M由满足下面的条件式(1)或(2)来决定，衍射光量能进行调整。

0.9＜M＜1.1         (1)

1.9＜M＜2.1       (2)

所述上升面部中，所述台阶状光栅部的末端或终端被给予最大台阶差的上升面部，其优选是把所述台阶状光栅部的台阶向下方倾斜。这样，在通过射出成型生产衍射光栅部件时能提高合格品率。

在所述的光通信模块中，具有至少接受从所述光纤端面射出的具有三波长λ2、λ3和λ4的光的三个受光元件，

所述波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

所述衍射结构是通过把台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，所述台阶状光栅部具有预先规定的台阶数，该台阶具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，在所述台阶状光栅部中，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的整数倍的光程差，所述衍射面部具有12面、13面或14个面。

在这种情况下，在所述的光通信模块中，所述衍射结构的所述台阶部对所述波长λ1的光，对通过邻接的所述衍射面部的光给予波长λ1M倍的光程差，以及M满足以下的条件式(2)，

1.9＜M＜2.1      (2)。

还有在在所述的光通信模块中，所述波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光(透射波)产生的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的三级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的四级衍射光，对于波长λ4的光产生具有最大衍射效率的五级衍射光。

在所述的光通信模块中，优选的是所述衍射面部形成为倾斜以使所述衍射结构的厚度在所述台阶状光栅部的高度增加的方向上减少，波长λ1的入射光直行，波长λ2、λ3和λ4的入射光，以不同的衍射级数进行衍射。

本发明关于使具有不同波长的光分波的衍射光栅部件，其包括：衍射光栅部，其形成在与光轴垂直的面上；台阶状光栅部，其在衍射光栅部上反复形成，所述台阶状光栅部具有预先规定的台阶数，该台阶具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的一个入射光给予入射光波长的整数倍的光程差，所述衍射面部具有12面、13面或14个面。

在所述衍射光栅部件中，以下的四个波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

对于所述波长λ1的光，所述台阶部优选是对通过邻接的所述衍射面部的光给予波长λ1的约整数倍的光程差。这时，对于所述波长λ2、λ3、λ4的光，更优选的是对通过邻接的所述衍射面部的光给予波长λ2、λ3、λ4的非整数倍的光程差。

在所述的衍射光栅部件中，对于所述波长λ1的光，所述台阶部优选是对通过邻接的所述衍射面部的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足以下(2)的条件式，

1.9＜M＜2.1      (2)。

另外，优选是，在所述上升面部中，提供所述台阶状光栅部的末端或终端的最大台阶差的上升面部，在所述台阶状光栅部的台阶下降方向倾斜。

根据本发明的光通信模块，在能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好，能利用三个波长和四个波长。这样，由于能以比现有小的光学系统来分离来自光纤的波长不同的光，所以，能实现光通信模块的小型化。

根据本发明的衍射光栅部件，通过把台阶状光栅部的衍射面部设定成9、11或12面，能把波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，三个波长的各光的衍射效率也变好，能利用三个波长。同样，通过把台阶状光栅部的衍射面部成为12、13或14面，在能把波长不同的光以充分的衍射角进行分离的同时，四波长的各光的衍射效率也变好，能利用四个波长。因此，由于能以比现有小的光学系统来分离波长不同的光，所以，通过其适用于光通信模块而能实现光通信模块的小型化。

附图说明

图1是概念表示使用了本实施例衍射光栅部件的光通信模块的图；

图2是概念表示使用了本实施例衍射光栅部件又一个的光通信模块的图；

图3是用于说明本实施例衍射光栅部件形状的模式剖面图；

图4是通过图3的衍射光栅部件对把三个波长的光进行分离时的角度的定义进行说明的图；

图5是衍射光栅部件的模式剖面图；

图6是表示图3、图4衍射光栅部件15的具体例1的模式剖面图；

图7是表示图3、图4衍射光栅部件15的具体例2的模式剖面图；

图8是表示图3、图4衍射光栅部件15的具体例3的模式剖面图；

图9是表示图3、图4衍射光栅部件15的具体例4的模式剖面图；

图10是表示在图3的衍射光栅部件15中使各衍射面部15c倾斜的变形例的模式剖面图；

图11是能利用四波长的光通信模块的概念图；

图12是对于四波长的衍射角的说明图；

图13、图14、图15分别是表3的实施例8、9、10衍射光栅部件15的模式剖面图。

具体实施方式

<实施例1>

下面使用附图说明用于实施本发明的实施例1。图1是概念表示使用了本实施例1衍射光栅部件的光通信模块的图。图2是概念表示使用了本实施例1衍射光栅部件的又一个光通信模块的图。图3是本实施例1衍射光栅部件形状的说明图。图4是通过图3的衍射光栅部件对把三个波长的光进行分离时的角度的定义进行说明的说明图。

如图1所示，光通信模块1的结构是：隔着耦合光学系统16和衍射光栅部件15并且把光纤14与半导体激光器11、受光元件12、受光元件13相对配置在框体18内。半导体激光器11、受光元件12、受光元件13通过固定部件2a固定在框体18上，耦合透镜17通过固定部件2b固定在框体18上，光纤14通过固定部件2c固定在框体18上。

耦合光学系统16由耦合透镜17构成，衍射光栅部件15(衍射结构)由设置在耦合透镜17的光纤14侧的面17a上的多个台阶状光栅部15a构成。各台阶状光栅部15a是在与光轴P垂直的方向上反复配列并形成在面17a上。

从半导体激光器11射出的波长λ1的激光透射耦合透镜17，该透射光(0级光)在光纤14的端面14a上成像，且从光纤14的端面14a射出的波长λ2的光(由图1的虚线表示)和波长λ3(λ2＜λ3)的光(由图1的点划线表示)，其被衍射光栅部件15衍射而分别向受光元件12和受光元件13射入。

即受光元件12和受光元件13，其是在衍射光栅部件15的各台阶状光栅部15a的配列方向上对于半导体激光器11从光轴P离开地进行配置的。从光纤14的端面14a射出的波长λ2、λ3中长波长λ3用的受光元件13，其配置在比受光元件12更从半导体激光器11离开的位置上。这样，受光元件12、13被配置成随着波长变长而从耦合透镜17在光轴P的方向离开。

所述λ1、λ2、λ3在以下的范围内，例如λ1是1310nm、λ2是1490nm、λ3是1550nm。

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

图2所示的光通信模块10，其除了与下述之点不同之外与图1基本上是相同的结构，具有相同的功能，该不同之处在于：在耦合光学系统16中追加设置以把球透镜19配置在半导体激光器11的近旁，且台阶状光栅部15a设置在耦合透镜17的半导体激光器11侧的面17b上。

下面参照图3说明图1、图2的衍射光栅部件15的台阶状光栅部15a。如图3所示，各台阶状光栅部15a具备有多个由沿图1、图2光轴P方向(图3的纵方向)的上升面部15b和从上升面部15b突出形成的衍射面部15c构成的台阶部。

图3的多个台阶部由各台阶差高度d的上升面部15b和衍射面部15c而形成台阶形状，通过把该台阶形状周期地反复地配置，而构成整体长度(间距)是∧、且整体台阶差是D的各台阶状光栅部15a。各上升面部15b内位于台阶周期端部的一周期中最大的台阶差D的上升面部15b，在使衍射面部15c的面积变窄的方向上，即，台阶状光栅部15a的台阶向下的方向上以小角度倾斜。

参照图4说明把图1～图3的衍射光栅部件15对于三个波长λ1、λ2、λ3使用时光弯曲的状况。

如图4所示，由多个台阶状光栅部15a构成的衍射光栅部件15中，来自图1、图2的半导体激光器11的入射光λ1和来自光纤14的入射光λ2、λ3是从相互相反的方向射入，并且入射光λ1不被衍射地原封不动地透射。且λ1不需要垂直地射入，其也可以是具有小于或等于10度视场角而射入的布局，但在此是作为垂直射入进行说明的。而波长λ2和λ3的光(λ2＜λ3进行衍射，把λ2的衍射角设定为θ，把λ3的衍射角设定为θ′时，其是θ＜θ′地进行衍射。

下面参照图5到图9说明图3、图4衍射光栅部件15的具体例1～4。图6～图9是把图3、图4衍射光栅部件15的具体例1～4分别进行表示的图。

在此，若把图3、图4中衍射光栅部件15的折射率设定为n，把M作为参数，则上升面部15b的各台阶差高度d与波长λ1之间有以下的关系式(3)成立。

(n-1)d＝M·λ1       (3)

图6的具体例1是在上述关系式(3)中，M＝2且衍射面部具有12面形状的衍射光栅部件。图7的具体例2是M＝2且衍射面部具有9面形状的衍射光栅部件。图8的具体例3是M＝1且衍射面部具有12面形状的衍射光栅部件。图9的具体例4是M＝1且衍射面部具有11面形状的衍射光栅部件。

图5～图9中，在所述关系式(3)中M＝2的情况下，各台阶部给予通过邻接的衍射面部的波长λ1两倍的光程差，在M＝1的情况下，各台阶部给予通过邻接的衍射面部的波长λ1一倍的光程差。图5的例是M＝2且衍射面部具有3面。

一般地当把衍射光栅部件的间距设定为∧、把波长设定为λ、把衍射角设定为θ、把m设定为衍射级数时，则以下的关系式(4)成立。

Sinθ＝mλ/∧       (4)

图5的例是λ2和λ3的衍射级数相同，而衍射角θ、θ′的比是较小的，相对地图6～图9的具体例1～4中λ2和λ3的衍射级数各自不同，而衍射角θ、θ′的比大于图5的例。因此，图1、图2的各光通信模块1、10中，能把来自光纤14的波长λ2和λ3的各光以充分的衍射角进行分离，能不加长图1、图2的框体18在光轴方向长度，而可以利用三个波长λ1～λ3。这样，对于来自光纤的波长不同的光λ2和λ3，使其产生各自不同级数的衍射光是理想的，这样就能把来自光纤的波长不同的光以充分的衍射角进行分离。

如上，根据图6～图9的具体例1～4的衍射光栅部件，通过把图3台阶状光栅部15a的衍射面部15c设定成9、11或12面，就能使三个波长的各光衍射效率好且衍射光的角度分离宽度也充分大，与现有例相比，由于其能以小的光学系统把波长不同的两个光进行分离，所以其能把可以进行发送、接收的光通信模块小型化。

本实施例的衍射光栅部件，其与现有例相比由于台阶差D高，所以在塑料射出成型的制造中虽有可能在成型品冷却并且从模具分型时由收缩而使衍射面的端部破损，但如图3那样，通过把给予台阶状光栅部15a末端或终端以最大台阶差D的上升面部15b倾斜角度φ，就能防止该衍射面部的破损。把成型条件进行各种变化来进行实验的结果是了解到了以下的内容，即，若设定成0.2°＜φ＜2°，则衍射效率无损失，且衍射面端部的破损率能抑制在小于或等于1％。如上所述，通过防止衍射面端部的破损而在通过射出成型生产衍射光栅部件15时提高合格品率。

[实施例]

下面通过实施例更具体地说明本发明，但本发明并不限定于本实施例。

实施例1、2、3、4、5是具有与图5～图9各自对应的形状，且是下面表1所示条件的衍射光栅部件。使实施例2～5的各衍射光栅部件适用1310nm、1490nm、1550nm这三个波长(λ1、λ2、λ3)时，作为衍射角的比而与sinθ′/sinθ进行比较，比较各波长的衍射效率。以下的衍射效率是利用标量近似计算的。衍射效率是把对于1310nm(λ1)的0级衍射光设定为100％。即通过使衍射面部适当地倾斜或调整各台阶的高度(M的值)能使λ1的0级衍射光效率与其他波长的衍射效率取得平衡，但在此为了说明效率与衍射作用，所以把1310nm设定为100％。

[表1]

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						M	2	2	2	1	1
衍射面数	3	12	9	12	11
						λ1的级数	0	0	0	0	0
λ2的级数	1	3	2	1	1
						λ3的级数	1	4	3	2	2
衍射效率λ1	100％	100％	100％	100％	100％
						衍射效率λ2	57％	81％	68％	39％	59％
衍射效率λ3	68％	64％	66％	90％	75％
						sinθ′/sinθ	1.04	1.39	1.56	2.08	2.08

从表1了解到，在实施例1中，波长λ2和λ3的衍射级数相同而衍射角的比(sinθ′/sinθ)仅仅是1.04，若使用实施例1的衍射光栅部件来分离λ2和λ3的各光，则用于分离所需要的距离变大，光学系统就非常大，光通信模块在光轴方向变长，相反地在实施例2～5中，波长λ2和λ3的衍射级数不同而衍射角的比(sinθ′/sinθ)约是大于或等于1.4，其能以小的分离距离来分离λ2和λ3，光通信模块在光轴方向变短。且衍射效率也充分。

从这些实施例了解到，衍射效率最大的衍射级数各波长不同，通过波长越长越以大的衍射级数进行衍射，就能使各波长之间衍射角的差充分大。

实施例4中波长λ2时的衍射效率是39％的低，但如表2所示，在实施例6、7中对实施例4调整了台阶的高度、调整了衍射效率。

[表2]

	实施例4	实施例6	实施例7
				M	1	1.01	1.025
衍射面数	12	12	12
				λ1的级数	0	0	0
λ2的级数	1	1	1

λ3的级数	2	2	2
				衍射效率λ1	100％	95％	74％
衍射效率λ2	39％	56％	80％
				衍射效率λ3	90％	83％	64％

如表2，通过调整关系式(1)的M值，还能使衍射效率的分配没有极低的情况。这样，根据各波长所需要的光量来选择台阶差高度便可。

图1、图2中，波长λ1的光是从半导体激光器11射出后通过包含衍射光栅部件15的耦合光学系统16而向光纤14的端面14a射入，在此产生结合损失，由于需要考虑衍射效率和结合效率这双方，所以λ1衍射效率的选择方法是重要的。关系式(3)的M若在上述条件式(1)或(2)的范围内进行选择，则λ1的0级衍射光光量不过于小，即使考虑与光纤的结合效率也能传送充分的光量。

如上说明了为了实施本发明的优选实施例，但本发明并不限定于此，在本发明技术思想的范围内可以有各种变形。例如在图1的耦合光学系统16中也可以与图2同样地把球透镜19配置在半导体激光器11的近旁。

衍射光栅部件15在图1、图2中是与耦合透镜17形成一体的，但本发明并不限定于此，在耦合光学系统16中其也可以对于耦合透镜17是各自独立的部件。

也可以是使衍射光栅部件15中的各衍射面部15c倾斜的结构。例如，如图10那样，在衍射光栅部件15a的高度增加的方向上，使各个衍射面部15c倾斜以减少其高度。即，通过使衍射光栅部件15a的各衍射面部15c向与光轴方向(图10的纵方向)垂直的方向倾斜，能对于波长λ2、λ3的光，使sinθ′/sinθ更大，能把波长λ2、λ3这不同的光更以充分的衍射角进行分离。

<实施例2>

在上述的实施例1中说明了来自光纤的波长不同的光是两个波长λ2、λ3的例，但本发明并不限定于该两个波长λ2、λ3，其能应用在多波长上。

实施例2说明来自光纤的波长不同的光是三个波长λ2、λ3、λ4的例。

图11是四波长用的光通信模块30，其与图1的光通信模块1是同样的结构。但如图11所示，本实施例2是在框体内配置有：耦合光学系统37，其具有用于把来自光纤的波长不同的光分离成三个波长λ2、λ3、λ4的衍射光栅部件35；受光元件32·受光元件33·受光元件34，它们用于分别接受被分离的三个波长λ2、λ3、λ4的光。

在包括来自激光器的波长λ1，波长是以下四个波长的情况下，当把表3所示的衍射光栅部件作为衍射光栅部件35使用时，与三波长情况的实施例同样地，从半导体激光器射出的波长λ1的激光不被衍射光栅部件15衍射地(0级光)进行透射，被耦合透镜聚光并在光纤14的端面14a上成像，从光纤14射出的波长λ2、λ3、λ4的光被衍射光栅部件分别向不同的方向θ、θ′、θ″(θ＜θ′＜θ″)衍射，并能分别向不同的受光元件32、33、34射入。

把所述四个波长λ1＝1310nm、λ2＝1490nm、λ3＝1550nm、λ4＝1610nm时的实施例表示在表3。图12是对于四波长的衍射角的说明图，图13、14、15分别是表3实施例8、9、10的衍射光栅部件35的模式剖面图。

[表3]

	实施例8	实施例9	实施例10
				M	1.97	2.00	2.02
衍射面数	12	13	14
				λ1的级数	0	0	0
λ2的级数	3	3	3
				λ3的级数	4	4	4
λ4的级数	5	5	5
				衍射效率λ1	57％	100％	74％
衍射效率λ2	52％	67％	70％
				衍射效率λ3	60％	65％	62％
衍射效率λ4	54％	60％	58％
				sinθ′/sinθ	1.39	1.39	1.39
sinθ″/sinθ	1.80	1.80	1.80

这些实施例8、9、10也是衍射效率最大的衍射级数各波长不同，由于波长越长越以大的衍射级数进行衍射，所以能使各波长之间衍射角的差充分地大。

Claims (26)

1、一种光通信模块，包括：

半导体激光器；

耦合光学系统，其用于使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向光纤耦合；

两个受光元件，其至少接受从所述光纤端面射出的具有波长λ2、λ3的两束光，其中，

所述耦合光学系统配置在所述半导体激光器和所述两个受光元件与所述光纤之间，

且所述耦合光学系统的至少一个面上具有衍射结构，

所述耦合光学系统在相应的不同的方向上改变具有波长λ1、λ2和λ3的光路，而使从所述半导体激光器射出的波长λ1的光向所述光纤射入，以及至少具有波长λ2、λ3的光的每一个向各自离开配置的所述两个受光元件的每一个射入。

2、如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构是通过把多个台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，所述台阶状光栅部的每一个具有预先规定的台阶数，每一个该台阶部具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，所述台阶状光栅部的台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个约整数倍的光程差，所述台阶状光栅部的每一个具有9、11或12个衍射面部。

3、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有9或12个衍射面部，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1约两倍的光程差。

4、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有11或12个衍射面部，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1约一倍光程差。

5、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有12个衍射面部，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足

0.9＜M＜1.1或1.9＜M＜2.1。

6、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有9个衍射面部，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足1.9＜M＜2.1。

7、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有11个衍射面部，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足0.9＜M＜1.1。

8、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，所述台阶状光栅部的每一个具有11个衍射面部，所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生透射光的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的一级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的二级衍射光。

9、如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，所述衍射结构对具有波长λ2和λ3的光产生衍射光并且从光纤射出，相对于波长λ2的具有最大衍射效率的衍射光与相对于波长λ3的具有最大衍射效率的衍射光具有相互不同的衍射级。

10、如权利要求9所述的光通信模块，其特征在于，所述衍射结构对具有较长波长的光产生具有较大衍射级数的衍射光。

11、如权利要求9所述的光通信模块，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生透射光的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的三级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的四级衍射光。

12、如权利要求9所述的光通信模块，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生透射光的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的一级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的二级衍射光。

13、如权利要求9所述的光通信模块，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生透射光的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的二级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的三级衍射光。

14、如权利要求2所述的光通信模块，其特征在于，

所述衍射面部形成为倾斜以使所述衍射面部的高度在所述台阶状光栅部的每一个的高度增加的方向上减少，波长λ1的入射光直行，波长λ2和λ3的入射光的每一个进行衍射，对每一个所述入射光提供不同的衍射级数。

15、一种衍射光栅部件，其使具有不同波长的光分离，包括：

光栅部，其形成在所述光栅部件的表面上并与光轴垂直，

多个台阶状光栅部，其沿与光轴垂直的方向，在衍射光栅部上反复形成，其中，

所述台阶状光栅部的每一个具有预先规定的台阶数，每一个该台阶部具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，所述台阶状光栅部的台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个约整数倍的光程差，所述台阶状光栅部的每一个具有9、11或12个衍射面部。

16、如权利要求15所述的衍射光栅部件，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个约整数倍的光程差。

17、如权利要求16所述的衍射光栅部件，其特征在于，所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足

0.9＜M＜1.1或1.9＜M＜2.1。

18、如权利要求15所述的衍射光栅部件，其特征在于，

所述多个台阶状光栅部的每一个端部的上升面部或位于所述多个台阶状光栅部的一端部的以及提供最大台阶差的上升面部，在相对所述台阶状光栅部的较低台阶方向上倾斜。

19、如权利要求1所述的光通信模块，其特征在于，

三个受光元件，其至少接受从所述光纤端面射出的具有波长λ2、λ3和λ4的三束光，

所述波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

所述衍射结构是通过把多个台阶状光栅部在与光轴垂直的方向上反复形成而构成的，所述台阶状光栅部的每一个具有预先规定的台阶数，每一个该台阶部具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，所述台阶状光栅部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个整数倍的光程差，所述台阶状光栅部的每一个具有12、13或14个衍射面部。

20、如权利要求19所述的光通信模块，其特征在于，

所述衍射结构的所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足1.9＜M＜2.1。

21、如权利要求19所述的光通信模块，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

所述衍射结构对于所述波长λ1的光产生透射光的0级衍射光，对于波长λ2的光产生具有最大衍射效率的三级衍射光，对于波长λ3的光产生具有最大衍射效率的四级衍射光，对于波长λ4的光产生具有最大衍射效率的五级衍射光。

22、如权利要求19所述的光通信模块，其特征在于，

所述衍射面部形成为倾斜以使所述衍射面部的高度在所述台阶状光栅部的每一个的高度增加的方向上减少，波长λ1的入射光直行，波长λ2、λ3和λ4的入射光的每一个进行衍射，对每一个所述入射光提供不同的衍射级数。

23、一种衍射光栅部件，其使具有不同波长的光分离，包括：

光栅部，其形成在所述光栅部件的表面上并与光轴垂直，

多个台阶状光栅部，其沿与光轴垂直的方向，在衍射光栅部上反复形成，其中，

所述台阶状光栅部的每一个具有预先规定的台阶数，每一个该台阶部具有沿光轴方向上升的上升面部和从所述上升面部伸出形成的衍射面部，所述台阶状光栅部的台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个整数倍的光程差，所述台阶状光栅部的每一个具有12、13或14个衍射面部。

24、如权利要求23所述的衍射光栅部件，其特征在于，

所述波长λ1、λ2、λ3和λ4满足以下的条件时，

1280nm≤λ1≤1340nm

1480nm≤λ2≤1500nm

1530nm≤λ3≤1570nm

1600nm≤λ4≤1620nm

所述台阶部的每一个对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1的多个约整数倍的光程差。

25、如权利要求24所述的衍射光栅部件，其特征在于，

所述台阶部对通过邻接的所述衍射面部的波长λ1的光给予波长λ1M倍光程差，以及M满足1.9＜M＜2.1。

26、如权利要求23所述的衍射光栅部件，其特征在于，

所述多个台阶状光栅部的每一个端部的上升面部或位于所述多个台阶状光栅部的一端部的以及提供最大台阶差的上升面部，在相对所述台阶状光栅部的较低台阶方向上倾斜。

Images