CN102340367A

CN102340367A - 波分复用接收模块

Info

Publication number: CN102340367A
Application number: CN2011102080007A
Authority: CN
Inventors: 品田卓郎; 八田龙夫; 望月敬太
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2012-02-01
Also published as: US20120012738A1; JP2012022154A

Abstract

本发明目的在于提供低成本的组装较容易的波分复用接收模块。具备：光纤，射出包含多个波长的光的光信号；棱镜，以入射该光信号的方式配置；全反射镜，固贴于该棱镜的第一面；带通滤波器，固贴于与该棱镜的该第一面相向的第二面；以及受光元件，接受通过该带通滤波器后的光。而且，其特征在于，该第一面相对于该第二面设置有角度，该带通滤波器，根据光的入射角度能够通过的光的波长不同，并反射不能通过的光。

Description

波分复用接收模块

技术领域

本发明涉及接收包含多个波长的光的光信号的波分复用接收模块。

背景技术

在专利文献1中，披露有波分复用接收模块，该波分复用接收模块对包含多个波长的光的光信号(称为多路复用光信号)按每个波长分波，并利用受光元件受光。此波分复用接收模块为对多路复用光信号分波而具备多个滤波器。这里，滤波器使特定的一个波长的光通过。因此，需要与多路复用光信号所包含的波长的数量相同数量的滤波器。

在滤波器的后级，为使分波后的光成为聚光光束而具备聚光透镜。聚光透镜按每个分波后的光设置。因此，至少需要与分波后的光的数量相同数量的聚光透镜。在聚光透镜的后级，具备接受通过聚光透镜后的光的受光元件。在组装具有上述的构成的波分复用接收模块之时，为减少波分复用接收模块内的光损耗，调整聚光透镜及受光元件的光轴。此调整被称作调芯。

专利文献1：日本特开2004-85860号公报

在专利文献1披露的波分复用接收模块中，按多路复用光信号所包含的每个波长准备滤波器和聚光透镜，因此如果该波长的数量变多则与此相应有必要增加滤波器的个数和聚光透镜的数量。因此，波分复用接收模块高成本化。

如在专利文献1披露的波分复用接收模块存在多个聚光透镜的情况下，每个聚光透镜必须进行调芯，组装作业复杂化。

发明内容

本发明是为解决如上所述的课题而完成的，因此目的在于提供低成本且组装较容易的波分复用接收模块。

本发明涉及的波分复用接收模块，具备：光纤，射出包含多个波长的光的光信号；棱镜，以入射该光信号的方式配置；全反射镜，固贴于该棱镜的第一面；带通滤波器，固贴于与该棱镜的该第一面相向的第二面；以及受光元件，接受通过该带通滤波器后的光。而且，其特征在于，该第一面相对于该第二面设置有角度，该带通滤波器根据光的入射角度能够通过的光的波长不同，并反射不能通过的光。

依据本发明，能够制造低成本且组装较容易的波分复用接收模块。

附图说明

图1是本发明实施方式1涉及的波分复用接收模块的剖面图。

图2是棱镜、全反射镜、以及带通滤波器的放大图。

图3是示出受光元件阵列的受光面的图。

图4是示出在波分复用接收模块内部的光的路径的剖面图。

图5是示出棱镜内部的光的路径的图。

图6是就分波后的光的受光位置进行说明的示意图。

图7是示出本发明实施方式1涉及的受光元件阵列的变形例的图。

图8是示出本发明实施方式1涉及的全反射镜的变形例的图。

图9是示出本发明实施方式2涉及的受光元件阵列的受光面的图。

图10是示出本发明实施方式2涉及的波分复用接收模块的受光元件阵列的图。

图11是示出本发明实施方式3涉及的波分复用接收模块的图。

附图标记说明

10波分复用接收模块；12支架；14光纤；16准直透镜；18棱镜；20全反射镜；22带通滤波器；24聚光透镜；26受光元件阵列。

具体实施方式

实施方式1

图1是本发明实施方式1涉及的波分复用接收模块的剖面图。波分复用接收模块10具备支架12。支架12固定波分复用接收模块10的各零件。在支架12固定有光纤14。光纤14向支架12内部出射多路复用光信号。在光纤14的后级固定有准直透镜16。准直透镜16使多路复用光信号准直。

在准直透镜16的后级固定有棱镜18。棱镜18具备第一面18a和与第一面18a相向的第二面18b。在第一面18a固贴有全反射镜20。全反射镜20是反射全部波长的光的反射镜。在全反射镜20设有开口20a。开口20a以使来自准直透镜16的多路复用光信号入射到棱镜18的方式设置。

在第二面18b固贴有带通滤波器22。带通滤波器22是根据入射角度能通过的光的波长不同的滤波器。就是说，带通滤波器22，在多路复用光信号以某一角度入射时仅使特定的波长的光通过，在多路复用光信号以另外的角度入射时仅使另外的波长的光通过。这称为带通滤波器22的入射角度依赖性。再有，有时将棱镜18、全反射镜20、以及带通滤波器22合起来称作三层滤波器。

在三层滤波器的后级固定有聚光透镜24。聚光透镜24为单个透镜。聚光透镜24使通过带通滤波器22后的平行光束成为聚光光束。

在聚光透镜24的后级固定有受光元件阵列26。受光元件阵列26中，受光元件26a、26b、26c及26d呈单片状固定于基板26s。

图2是三层滤波器的放大图。棱镜18以成为楔形的方式形成。即，第一面18a相对于第二面18b设置有角度。换句话说，棱镜18上端的宽度W1大于其下端的宽度W2。

图3是示出受光元件阵列26的受光面的图。受光元件的受光部的面积，受光元件26d最大，按受光元件26c、26b的顺序变小，受光元件26a成为最小。另外，受光元件26a、26b、26c及26d的受光部，以沿着通过带通滤波器22而分波后的多个光扩散的方向的方式，在基板26s上配置成一列。

图4是示出在波分复用接收模块10内部的光的路径的剖面图。以下，就光的路径进行说明。首先，从光纤14出射包含四波长(λ1、λ2、λ3、以及λ4)的光的多路复用光信号。然后，多路复用光信号通过准直透镜16而被准直。准直后的光信号通过全反射镜20的开口20a入射到棱镜18。参照图5，就棱镜18内部的光进行说明。

图5是示出棱镜18内部的光的路径的图。如果多路复用光信号入射(称为第一次入射)到带通滤波器22，则由于带通滤波器22的入射角度依赖性，仅波长λ1的光通过带通滤波器22，其他波长的光被反射。此时的反射角设为θ1。

以θ1的反射角反射后的光，由全反射镜20以θ2的角度全反射(称为第一次全反射)。通过第一次全反射反射后的光再次入射(称为第二次入射)到带通滤波器22。就要第二次入射之前的光，由与带通滤波器22设置有角度的全反射镜20全反射。因此，第二次入射时的入射角与第一次入射时的入射角不同。而且，由于带通滤波器22的入射角度依赖性，在第二次入射时仅波长λ2的光通过带通滤波器22，其他波长的光被反射。此时的反射角设为θ3。

以θ3的反射角反射后的光，由全反射镜20以θ4的角度全反射(称为第二次全反射)。通过第二次全反射反射后的光再次入射(称为第三次入射)到带通滤波器22。就要第三次入射之前的光，由与带通滤波器22设置有角度的全反射镜20两次全反射。因此，第三次入射时的入射角与第一次及第二次入射时的入射角不同。而且，由于带通滤波器22的入射角度依赖性，在第三次入射时仅波长λ3的光通过带通滤波器22，其他波长的光被反射。此时的反射角设为θ5。

以θ5的反射角反射后的光，由全反射镜20以θ6的角度反射(称为第三次全反射)。通过第三次全反射反射后的光再次入射(称为第四次入射)到带通滤波器22。就要第四次入射之前的光，由与带通滤波器22设置有角度的全反射镜20三次全反射。因此，第四次入射时的入射角与第一次、第二次、以及第三次入射时的入射角不同。而且，由于带通滤波器22的入射角度依赖性，在第四次入射时仅波长λ4的光通过带通滤波器22。

如此一来，包含四波长(λ1、λ2、λ3、以及λ4)的光的多路复用光信号按每个波长分波。分波后的光在图5中表示为λ1、λ2、λ3、λ4，各自的出射角为θ1’、θ3’、θ5’、θ7’。如此，光在棱镜18内部反复反射，从棱镜18的宽度较宽侧向宽度较窄侧行进，因此各反射角成为θ1＞θ3＞θ5＞θ7。另外，关于前述的θ1’、θ3’、θ5’、θ7’，成为θ1’＞θ3’＞θ5’＞θ7’。再有，θ7为假定在第四次入射发生了反射的情况的反射角，实际上不以θ7的反射角发生反射。

接下来，参照图6就分波后的光进行说明。图6是示出通过带通滤波器22后的光直到入射到受光元件的受光部的图。通过带通滤波器22后的光，如前所述出射角成为θ1’＞θ2’＞θ3’＞θ4’。因此，如果分波为四束的光分别行进则不久相互交叉。聚光透镜24配置于此交叉的场所，将分波后的光从平行光束转换为聚光光束。此后，波长λ1的光入射到受光元件26a的受光部。波长λ2、λ3、以及λ4的光分别入射到受光元件26b、26c、以及26d的受光部。

如前所述，受光元件的受光部的面积，受光元件26d最大，按受光元件26c、26b的顺序变小，受光元件26a成为最小。向受光元件26d入射的是由全反射镜20三次反射后的光(λ4)。向受光元件26c入射的是由全反射镜20两次反射后的光(λ3)。向受光元件26b入射的是由全反射镜20一次反射后的光(λ2)。向受光元件26a入射的是未经全反射镜20反射的光(λ1)。如此，由全反射镜20反射次数越多光程长度越长的光，向具有越大面积的受光部的受光元件入射。

依据本发明实施方式1涉及的波分复用接收模块，能够用一个三层滤波器对多路复用信号分波。这是通过采用具有入射角度依赖性的带通滤波器22和以使向带通滤波器22的入射角发生变化的方式反射光的全反射镜20获得的效果。另外，聚光透镜24由于固定在分波后的光交叉的场所，一个就足够。如此，依据本发明实施方式1涉及的波分复用接收模块10的构成，不需要多个滤波器及聚光透镜，能够以低成本制造波分复用接收模块。另外，只要对一个聚光透镜调芯就足够，因此能够较容易地组装波分复用接收模块。

前述的分波后的光“交叉的场所”，通过改变分波后的光的出射角能够调整为所希望的场所。为改变分波后的光的出射角，调整棱镜18的厚度、第一面18a相对于第二面18b的角度、以及多路复用光信号向棱镜18的入射角即可。由此，能够将聚光透镜固定于组装较容易的位置，设定为在该位置产生“交叉的场所”。

受光元件阵列26呈单片状搭载四个受光元件26a、26b、26c及26d。由此，能够总括进行各受光元件的光轴调整(调芯)。

另外，对应波分复用接收模块的使用状况等，有时从光纤14向棱镜18入射的多路复用光信号的入射角错位。在此情况下，分波后的光的向受光元件的入射位置也错位。此时，如果将向受光元件26a、26b、26c及26d的入射位置的错位的量分别设为Δ26a、Δ26b、Δ26c及Δ26d，则成为Δ26a＜Δ26b＜Δ26c＜Δ26d的关系。就是说，光程长度越长的光该错位的量越大。如果此错位的量变大，则不能够受光，或者光的耦合效率降低。

然而，依据本发明实施方式1涉及的波分复用接收模块的构成，即使存在上述的入射位置的错位也能够稳定受光。本发明实施方式1涉及的受光元件的受光部的面积，受光元件26d最大，按受光元件26c、26b的顺序变小，受光元件26a成为最小。就是说，入射位置的错位变得越大的受光部，面积形成得越大。由此，向棱镜18的多路复用光信号的入射角的容许公差一边取得较大一边能够稳定受光，因此能够较容易地组装波分复用接收模块。

图7是示出受光元件阵列的变形例的图。受光元件阵列30中，受光元件30a、30b、30c、以及30d的受光部的形状为沿着与受光部的列平行方向延伸的椭圆形，这一点与图3的受光元件阵列不同。在此变形例中，假定向受光部的入射位置的错位产生于“与受光部的列平行方向”。即使在如此产生入射位置的错位的情况下，如果将受光部的形状设为沿着该平行方向延伸的椭圆形，一边将入射角的容许公差设得较大，一边也能够与受光部的形状为圆形的情况相比减小受光部的面积。如果减小受光元件的受光部的面积则能够减少受光元件的容量(电容)，因此能够制造具有高速响应性的波分复用接收模块。

在本发明实施方式1中，设为从光纤14出射的光信号是四波长的光被波分复用的，但是，即使多于或少于四波长，只要调整受光元件的数量等也能够获得本发明的效果。

图8是示出本发明实施方式1涉及的全反射镜的变形例的图。图8所示的全反射镜32是没有开口的单个的反射镜。在此情况下，多路复用光信号从棱镜18的宽度较宽侧入射。如此一来不必在全反射镜32形成开口，因此能够使波分复用接收模块低成本化。

实施方式2

本发明实施方式2涉及的波分复用接收模块，与实施方式1涉及的波分复用接收模块的共同点较多。因此，说明与实施方式1涉及的波分复用接收模块的不同点。图9是示出本发明实施方式2涉及的波分复用接收模块的受光元件阵列的受光面的图。受光元件阵列34中，受光元件34a、34b、34c、以及34d呈单片状搭载于基板34s。受光元件34c的受光部的形状为圆形。另一方面，受光元件34a、34b、以及34d的受光部的形状为沿着与受光部的列平行方向延伸的椭圆形。而且，受光元件34c的受光部的面积小于其他受光元件的受光部。受光元件的调芯，将受光元件34c的受光部设定为调芯轴而进行。

如前所述，由于多路复用光信号的入射角度的错位，有时向受光元件的受光部的光的入射位置错位。此入射位置的错位，多个受光部之中离调芯轴越近的越小。受光元件阵列34，被配置于受光部的列的中央部分的受光元件34c的受光部调芯。由此，从各受光部到调芯轴的距离变短，因此能够减少入射位置的错位。

另外，受光元件34c的受光部的面积小于其他受光元件的受光部的面积。由此，向受光元件34c的受光部的调芯变难，但是，如果向受光元件34c的受光部的调芯完成则同时向其他受光部的调芯也能够完成。如此通过将一个受光部的面积设得小于其他受光部的面积，对面积较小的受光部进行调芯，能够较容易地组装(调芯作业)。

图10是示出受光元件阵列34的变形例的图。受光元件阵列36的特征在受光部的形状。即，受光部的列的两端的受光元件(36a及36d)的受光部的面积成为小于其他受光部的面积。而且，如果受光元件36a及36d的受光部的调芯完成，则大于这些受光部的面积的受光元件36b及36c的受光部的调芯也能够完成。由此波分复用接收模块能够较容易地组装(调芯作业)。

实施方式3

图11是示出本发明实施方式3涉及的波分复用接收模块的图。波分复用接收模块50具备棱镜52。在棱镜52的第一面52a固贴有全反射镜54。在全反射镜54形成有开口54a。在与棱镜52的第一面52a相向的第二面52b固贴有带通滤波器56。第一面52a相对于第二面52b设置有角度，因此棱镜52成为在上方宽度较宽，在下方宽度较窄。将棱镜52、全反射镜54和带通滤波器56总称作三层滤波器

在三层滤波器的后级，形成有聚光透镜阵列58。聚光透镜阵列58中聚光透镜58a、58b、58c及58d形成为呈单片状。

在聚光透镜阵列58的后级，形成有受光元件阵列60。受光元件阵列60中受光元件60a、60b、60c、以及60d形成为呈单片状。

针对如此的波分复用接收模块50的光的行进进行说明。首先，多路复用光信号经由开口54a向棱镜52入射。光信号入射到棱镜的宽度较窄侧。多路复用光信号向棱镜52入射后的分波的过程与实施方式1的情况相同，因此省略说明。分波后的光分别向聚光透镜58a、58b、58c、以及58d入射。通过聚光透镜58a、58b、58c、以及58d后的光分别向受光元件60a、60b、60c、以及60d的受光部入射。

在安装或规格的方便方面，有时将多个受光元件距离一定间隔配置。在如此的情况下，由于没有从三层滤波器出来的光的交叉的场所，必须按每个分波后的光准备聚光透镜。如果要作为各自独立的零件个别地安装多个聚光透镜，则组装复杂化。然而，在本发明实施方式3涉及的波分复用接收模块中，采用搭载多个聚光透镜的聚光透镜阵列，因此能够总括安装多个聚光透镜。由此，能够较容易地组装。

Claims

1.一种波分复用接收模块，包括：

光纤，射出包含多个波长的光的光信号；

棱镜，以使所述光信号入射的方式配置；

全反射镜，固贴于所述棱镜的第一面；

带通滤波器，固贴于与所述棱镜的所述第一面相向的第二面；以及

受光元件，接受通过所述带通滤波器后的光，

其特征在于，

所述第一面相对于所述第二面设置有角度，

所述带通滤波器根据光的入射角度能够通过的光的波长不同，并反射不能通过的光。

2.如权利要求1所述的波分复用接收模块，其特征在于，在通过所述带通滤波器后的光交叉的场所具备聚光透镜。

3.如权利要求1或2所述的波分复用接收模块，其特征在于：

具有多个所述受光元件，

多个所述受光元件形成在一个基板上。

4.如权利要求3所述的波分复用接收模块，其特征在于：

多个所述受光元件的受光部，以沿着通过所述带通滤波器而分波后的多个光扩散的方向的方式，在所述基板上配置成一列；

所述受光部中的至少一个受光部的形状，是沿着与在所述基板上排列成一列的所述受光部平行方向延伸的椭圆形。

5.如权利要求3所述的波分复用接收模块，其特征在于：

在所述基板上排列成一列的所述受光部的中央部分的受光部，与其他受光部相比面积较小。

6.如权利要求3所述的波分复用接收模块，其特征在于：

在所述基板上排列成一列的所述受光部的两端的受光部，与其他受光部相比面积较小。

7.如权利要求3所述的波分复用接收模块，其特征在于，多个所述受光元件的受光部中，接受光程长度越长的光的则面积越大。

8.如权利要求3所述的波分复用接收模块，其特征在于，多个所述受光元件的受光部中的一个受光部，比其他受光部面积小。

9.如权利要求1所述的波分复用接收模块，其特征在于，在所述带通滤波器与所述受光元件之间，配置有将多个聚光透镜形成在一个基板的聚光透镜阵列。