JP2005026725A - Optical element integrated module - Google Patents

Optical element integrated module Download PDF

Info

Publication number
JP2005026725A
JP2005026725A JP2003179336A JP2003179336A JP2005026725A JP 2005026725 A JP2005026725 A JP 2005026725A JP 2003179336 A JP2003179336 A JP 2003179336A JP 2003179336 A JP2003179336 A JP 2003179336A JP 2005026725 A JP2005026725 A JP 2005026725A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
optical path
multiplexer
modulator
integrated module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003179336A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3744921B2 (en
Inventor
Kozo Fujii
浩三 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oki Electric Industry Co Ltd filed Critical Oki Electric Industry Co Ltd
Priority to JP2003179336A priority Critical patent/JP3744921B2/en
Publication of JP2005026725A publication Critical patent/JP2005026725A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3744921B2 publication Critical patent/JP3744921B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element integrated module in which optical elements being module components are commonized and the optical elements can be mass-produced and easily. <P>SOLUTION: The optical element integrated module is provided with: an optical demultiplexer 34; an optical multiplexer 36; a first optical modulator 40a; a second optical modulator 40b; and a delay fine-adjustment unit 48. The demultiplexer demultiplexes an optical pulse train into an optical pulse train propagated through a first optical path and an optical pulse train propagated through a second optical path. The multiplexer multiplexes the optical pulse trains respectively propagated through the first and second optical paths. On the other hand, the first optical modulator is inserted into the first optical path, and the second optical modulator and the delay fine-adjustment unit are inserted into the second optical path. The length of the optical path from the demultiplexer to the first optical modulator, the length of the optical path from the demultiplexer to the second optical modulator, and the length of the optical path from the first optical modulator to the multiplexer are made equal to each other, and the difference between the length of the optical path from the first optical modulator to the multiplexer and the length of the optical path from the second optical modulator to the multiplexer is selected to be equal to the difference of the optical path for causing a time difference equivalent to a half of the pulse interval of the optical pulse train made incident onto the demultiplexer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、合波器、分波器等の光受動素子、及び光変調器等の光能動素子を集積することによって形成される、光素子集積モジュールであって、特に光時分割多重通信における光パルス信号を多重化するモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
光時分割多重通信(OTDM: Optical time division multiplex)とは、並列に光パルス信号(光パルス列を光変調して電気パルス信号を光パルス信号に変換したもの)を生成(以後「コーディング」ともいう。)し、それを時間軸上で多重化して(光MUX)送信し、受信側で送信側とは逆操作であるゲート信号によって光信号を分離(以後「ゲーティング)ともいう。)することにより元の並列光パルス信号に戻す(光DEMUX)方式を採る通信である。
【0003】
以後、光パルス信号との表現は、光パルス列を光変調して電気パルス信号を光パルス信号に変換して得られる、2値デジタル電気信号を反映した光パルス列を意味する場合のみに使用するものとする。一方、光パルス列との表現は、規則正しい一定の間隔(ビットレートに相当する周波数の逆数に相当する時間間隔)で光パルスが並ぶ光パルス列を差すものとして用いる他、特に混乱が生じない範囲で、上述の光パルス信号の意味にも用いることもある。
【0004】
光ファイバ通信において、OTDMは、市場において要求されるコーディングやゲーティングに関する処理速度が、電子回路によるこれらの処理速度の限界を超えていることから、この市場が要求する処理速度で動作する光通信装置を、できるだけ低コストで実現する技術として期待されている。
【0005】
光ファイバ通信において、光ファイバ通信網等の光通信資源を有効に利用できるようにするためには、通信速度をできるだけ高めることが必要である。ここで、通信速度とは、単位時間当り何ビットの情報を送受信できるかを示す速度であり、ビットレートとも言われる。また単位時間当り何ビットの情報を送受信できるかを示す速度を周波数で表現する場合、この周波数をクロック周波数と呼ぶ。
【0006】
ビットレートを高めるためにとられる手段の一つとして、ビットインターリーブという手法がある。この手法は、二つの光パルス信号を、その一方の光パルス信号の光パルス列の隣接する光パルスの間に、もう一方の光パルス信号の光パルス列の光パルスが入り込むように合波して、両者の光パルス信号のビットレートの和となるビットレートの光パルス信号を得る方法である。すなわち、OTDMにおける光パルス信号を多重化する手法の一つである。
【0007】
例えば、ビットレートが40Gb/sの光パルス信号と、同じくビットレートが40Gb/sの光パルス信号とをビットインターリーブして多重化すれば、両者のビットレートの和に相当する80Gb/sのビットレートの光パルス信号として、送信することができる。このようにして送信された光パルス信号は、受信装置において光DEMUXされて、再びビットレートが40Gb/sの光パルス信号と、同じくビットレートが40Gb/sの光パルス信号となり、それぞれの光パルス信号が分離され再生される。
【0008】
以後、このように、40Gb/sの光パルス信号と40Gb/sの光パルス信号とをビットインターリーブして2倍のビットレートを有する光パルス信号を得ることを、ビットレートを2逓倍すると言う。一般にビットインターリーブして、N=2倍(nは自然数である。)のビットレートを有する光パルス信号を得ることを、ビットレートをN逓倍するという。
【0009】
既に、この発明の発明者らは、ハーフミラー、全反射ミラー、電界吸収型光変調器(EAM: Electro−Absorption Modulator)を集積させて構成される上述の光MUX(ここでは、ビットインターリーブするための装置をいう。)のための光素子集積モジュールを開発してきた。
【0010】
例えば、20GHzの光パルス列を、平面型光導波路とレンズを用いてこの光パルス列を二つの光経路に分割して、この二つの光経路にそれぞれ挿入されている反射型EAMでそれぞれの光パルス列を変調することに成功した。そして、再び同一の光回路をたどって、時間軸上で上記光パルス列を半ビットずらして合波する(二つの光パルス信号を、その一方の光パルス信号の光パルス列の間にもう一方の光パルス信号の光パルス列が入り込むように合波する)ことで、40Gb/sの光パルス信号を生成する実験に成功している(例えば、非特許文献1参照)。
【0011】
また、レンズとEAMとを一体化させて構成したモジュラーEAMを試作して、40Gb/sの光パルス信号と40Gb/sの光パルス信号とをビットインターリーブして80Gb/sのビットレートを有する光パルス信号を生成することにも成功している(例えば、非特許文献2参照)。
【0012】
【非特許文献1】
山田弘美、尾関幸宏、山形俊和、長井 清:1999年電子情報通信学会通信ソサエティ大会予稿集227ページ
【非特許文献2】
賀川昌俊、村井 仁、山田弘美、高崎 茂、藤井浩三:信学技報Vol.101, No.448, 89ページ〜92ページ
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非特許文献1に開示されている光パルス信号を2逓倍する装置と同様の設計手法により、更に多重度の大きい4逓倍以上の多重化を行なう光素子集積モジュールを設計すると、その構造が複雑になり、実用的ではない。また非特許文献2に開示されている光パルス信号の2逓倍の装置は、EAM素子、反射器(ミラー)、レンズ、合波器あるいは分波器(ハーフミラー)等の光素子の配置に対称性を欠いているため、装置を製造するための工程が複雑になるという問題があった。
【0014】
ここで、光素子の配置の対称性とは、能動素子を基準に、その能動素子に対して配置される受動素子から能動素子に至るまでの距離が等しく配置されており、かつ機能を同じくする複数の能動素子を基準にして、その能動素子に対する受動素子の配置パターンが合同であるように受動素子が配置されている場合に、光素子の配置に対称性があるというものとする。すなわち受動素子と能動素子との配置パターンが合同である配置パターンを、複数組み合わせて構成された光素子の配置を、対象性のよい配置というものとする。
【0015】
そこで、この発明の目的は、4逓倍以上の逓倍を行なう装置を構成する場合にあっても、その構造が複雑にならないための光素子の配置を実現することにある。すなわち、光パルス信号を2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に制作でできる逓倍のための光素子集積モジュールを提供することにある。例えば、4逓倍を行なう装置は、二つの合同な2逓倍を行なう装置を組み合わせて構成することができる。また、2逓倍を行なう装置は、光変調器をそれぞれ含む第1の光路とこの第1の光路と合同な第2の光路とを組み合わせて構成される。
【0016】
また、この発明の他の目的は、EAMや反射器(ミラー)、レンズ、光合分波器(ハーフミラー)等の光素子の仕様を統一して光素子を対称に配置する構成とすることで、簡単な製造工程によって製造できる光素子集積モジュールを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上述の目的の達成を図るため、この発明に係る光素子集積モジュールは、分波器、合波器、第1光変調器、第2光変調器及び遅延微調器を具えて構成される。分波器は、第1光路を伝播する光パルス列と第2光路を伝播する光パルス列とに光パルス列を分波する。合波器はこの第1光路と該第2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する。一方、この第1光路中には第1光変調器を挿入してあり及びこの第2光路中には第2光変調器と遅延微調器とを挿入してある。
【0018】
また、この発明に係る光素子集積モジュールは、上述した光素子集積モジュールと同様の機能を有する分波器、合波器、第1光変調器、第2光変調器及び遅延微調器を具えて構成され、この第1光路中に遅延微調器と第1光変調器とを挿入しこの第2光路中に第2光変調器を挿入した構成としてもよい。
【0019】
このようにいずれかの構成とすることによって、非特許文献1に開示されている光パルス信号の2逓倍の装置とは、その光素子の配置方法についての技術思想が異なり、4逓倍以上の逓倍を行なう装置を構成する場合でも、その構成が複雑になることはない。また、このように構成することによって、第1光路と第2光路とを、遅延微調器を除き、光素子を対称に配置することができる。
【0020】
遅延微調器を光路中に挿入することによって、上述したいずれの光素子集積モジュールに入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差が生み出される。後述するようにこの光路差は、7.5mm程度であり、すなわち、遅延微調器を挿入することによっては、ほとんど光素子の配置に関する幾何学的対称性が損なわれることはなく、分波器、合波器、第1光変調器、第2光変調器及び遅延微調器を配置すべき位置の調整等、光素子集積モジュールの製造工程上においては、障害とならない。
【0021】
また、上述した光素子集積モジュールにおいて、この第1光路中には第1光変調器を挿入し、この第2光路中には第2光変調器と遅延微調器とを挿入して構成される光素子集積モジュールとした場合には、次の構成とすることが好適である。
【0022】
すなわち、
(1)遅延微調器を第2光変調器と合波器との間に挿入し、分波器から第1光変調器までの光路長と、分波器から第2光変調器までの光路長と、第1光変調器から合波器までの光路長とが等しく、かつ第1光変調器から合波器までの光路長と第2光変調器から合波器までの光路長との差が、分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しくなるように構成する。
【0023】
(2)または、遅延微調器を分波器と第2光変調器との間に挿入し、この分波器から第1光変調器までの光路長と、第1光変調器から合波器までの光路長と、第2光変調器から合波器までの光路長が等しく、かつ分波器から第1光変調器までの光路長と分波器から第2光変調器までの光路長との差が、分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しくなるように構成してもよい。
【0024】
また、上述した光素子集積モジュールにおいて、この第1光路中には第1光変調器と遅延微調器とを挿入し、この第2光路中には第2光変調器を挿入して構成される光素子集積モジュールとした場合には、次の構成とすることが好適である。
【0025】
すなわち、
(3)遅延微調器を分波器と第1光変調器との間に挿入し、分波器から第2光変調器までの光路長と、第1光変調器から合波器間での光路長と、第2光変調器から合波器までの光路長とが等しく、かつ分波器から第1光変調器までの光路長と分波器から第2光変調器までの光路長との差が、分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しくなるように構成する。
【0026】
(4)または、遅延微調器を第1光変調器と合波器との間に挿入し、分波器から第2光変調器までの光路長と、第2光変調器から合波器間での光路長と、分波器から第1光変調器までの光路長が等しく、かつ第1光変調器から合波器までの光路長と第2光変調器から合波器までの光路長との差が、分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しくなるように構成してもよい。
【0027】
このように、上述した(1)から(4)のいずれかの構成とすることによって、分波器から第1光変調器までの光路長と、分波器から第2光変調器までの光路長と、第1光変調器から合波器までの光路長と、第2光変調器から合波器までの光路長とが等しいので、第1光変調器や第2光変調器に光パルス列を入射させるために使うレンズ等の光素子を共通化できる(遅延微調器を挿入することによっては、ほとんど光素子の配置に関する幾何学的対称性は損なわれない。)。また、第1または第2光路中に遅延微調器を挿入したとしても、それによって光路長は、光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差しか長くならない。この程度の光路長の差では、第1光変調器や第2光変調器に光パルス列を入射させるために使うレンズ等の光素子として同一の仕様のものを用いることができる。
【0028】
すなわち、この発明の光素子集積モジュールを構成するためには、上述のレンズ等の光素子の仕様を共通化できるので、部品の量産化が可能であり、また、この光素子集積モジュールを製造する工程において、これら光素子のアライメント作業を共通化できるため工程を単純化できる利点がある。
【0029】
また、上述したように、4逓倍以上の逓倍を行なう装置を構成する場合であっても、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、構成できる光素子集積モジュールとするためには、以下に記述する構成とすればよい。
【0030】
すなわち、この発明の光素子集積モジュールは、第N分波器と、第N合波器と、第1のN/2逓倍器と、第2のN/2逓倍器と第N遅延微調器とを具えて構成される。第N分波器は、第N1光路を伝播する光パルス列と第N2光路を伝播する光パルス列とに光パルス列を分波する。第N合波器は、この第N1光路とこの第N2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する。そして、この第N1光路中には第1のN/2逓倍器を具え、この第N2光路中には第2のN/2逓倍器と第N遅延微調器とを具えて構成される。
【0031】
また、この発明の光素子集積モジュールは、上述同様の、第N分波器と、第N合波器と、第1のN/2逓倍器と、第2のN/2逓倍器と第N遅延微調器とを具えて構成される。そして、この第N2光路中には第2のN/2逓倍器を具え、この第N1光路中に第N遅延微調器と第1のN/2逓倍器とを具えて、かつ第N2光路中には第2のN/2逓倍器を具えて構成してもよい。ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
【0032】
このような構成とすれば、2(=N)逓倍器を構成する場合には、2n−1(=N/2)逓倍器二つを組み合わせて構成することができる。したがって、2逓倍器が構成できれば、この2逓倍器を基本的な構成要素として組み合わせていくことで、nが幾つであろうとも、2逓倍器を構成することができる。すなわち、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に2逓倍を行うことができる2逓倍のための光素子集積モジュールを提供することができる。
【0033】
また、上述した光素子集積モジュールにおいて、この第N1光路中には第1のN/2逓倍器を挿入し、この第N2光路中には第2のN/2逓倍器と第N遅延微調器とを挿入して構成される光素子集積モジュールとした場合には、次の構成とすることが好適である。
【0034】
すなわち、
(5)第N遅延微調器を第2のN/2逓倍器と第N合波器との間に挿入し、第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と、第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長と、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長とを等しく構成する。一方、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長との差が第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成とする。
【0035】
(6)または、第N遅延微調器を第N分波器と第2のN/2逓倍器との間に挿入し、この第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と、第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長を等しく構成する。一方、第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長の差が、第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成としてもよい。
【0036】
また、上述した光素子集積モジュールにおいて、この第N1光路中には第N遅延微調器と第1のN/2逓倍器を挿入し、この第N2光路中には第2のN/2逓倍器を挿入して構成される光素子集積モジュールとした場合には、次の構成とすることが好適である。
【0037】
すなわち、
(7)第N遅延微調器を第N分波器と第1のN/2逓倍器との間に挿入し、この第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長と、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と、第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長とを等しく構成する。一方、第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長との差が第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成とする。
【0038】
(8)または、第N遅延微調器を第1のN/2逓倍器と第N合波器との間に挿入し、第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長と、第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と、第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長を等しく構成する。一方、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長との差が第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成としてもよい。ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
【0039】
このように、上述した(5)から(8)のいずれかの構成とすれば、上述したように、4逓倍以上の逓倍を行なう装置を構成する場合でも、その構成が複雑になることはない。また、このように構成することによって、光素子を対称形に配置することができる。すなわち、レンズ等の光素子を共通化できるので、部品の量産化が可能であり、また、この光素子集積モジュールを製造する工程において、これら光素子のアライメント作業を共通化できるため工程を単純化できる利点がある。
【0040】
【発明の実施の形態】
以下、図1から図6を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、各図は、この発明に係る一構成例を図示するものであり、この発明が理解できる程度に各構成要素の断面形状や配置関係等を概略的に示しているに過ぎず、この発明を図示例に限定するものではない。また、以下の説明において、特定の材料および条件等を用いることがあるが、これら材料および条件は好適例の一つに過ぎず、したがって、何らこれらに限定されない。また、各図において同様の構成要素については、同一の番号を付して示し、その重複する説明を省略することもある。
【0041】
以下に示す図において、光ファイバ等の光信号の経路を太線で示し、電気信号の経路を細線で示してある。またこれら太線および細線に付された番号および記号は、それぞれ光信号あるいは電気信号を意味する。
【0042】
<電界吸収型光変調器(EAM)モジュール>
図1を参照して、この発明の光素子集積モジュールを構成する光能動素子であるEAMモジュールについて説明する。
【0043】
EAMモジュール(このモジュールの筐体を10とする。)は、EAM素子20、レンズ12a及び12b、高速の電気信号用に作られている電気コネクタ26、EAM素子20にバイアス電圧を印加するための直流電源18、及び直流電源18とEAM素子20とを結ぶ電気抵抗16を具えて構成される。また、EAM素子20には、電気ケーブル24及び電気コネクタ26を介して電気パルス信号供給装置22から電気パルス信号が供給される。電気コネクタ26及び電気ケーブル24は、高速電気信号用に設計されたものを用いる。例えば、電気ケーブル24は同軸ケーブルを、また電気コネクタ26には、Vコネクタ等が用いられる。
【0044】
EAM素子20は、半導体素子であって、光導波路を具えている。この光導波路を伝播する光は、EAM素子20に印加される電圧によって、導波されたり導波されなかったりする。すなわち、この光導波路を伝播する光パルス列は、このEAM素子20に電気パルス信号供給装置22から供給される電気パルス信号によって光パルス信号に変調される。EAM素子20に印加される電圧は、バイアス電圧を加えるための直流電源18及び、電気ケーブル24及び電気コネクタ26を介して、電気パルス信号供給装置22から供給される。このうち、光パルス列を変調するために電気パルス信号を供給する電気パルス信号供給装置とEAM素子とは直流的にはコンデンサー(図示せず)によって切断されている。
【0045】
図1に示したEAMモジュールは、EAMモジュールの筐体10に光を透過する窓28a及び28bを具えており、例えば、この図1の右側から光パルス列14aが入射すると、この光パルス列は、EAM素子20の光導波路(図示せず)にレンズ12aによって集光されて入射される。EAM素子20の光導波路を導波した光パルス列は変調を受けて光パルス信号となって、EAM素子20の光導波路から出射してレンズ12bを介して、光パルス信号14bとなってEAMモジュールの窓28bから出射する。
【0046】
レンズ12bは、光パルス信号14bがこのEAMモジュールを出射後に入射する光素子に対して、所望の位置に光強度が最大となるように集光できるように、EAM素子20の光導波路からの出射光(光パルス信号)の等位相波面を調整する働きをする。
【0047】
<第1の実施の形態>
図2を参照して、この発明の第1の実施の形態である光素子集積モジュールの構成及びその各部の機能を説明する。この発明の光素子集積モジュールは、その筐体30(第1の実施の形態の光素子集積モジュールそのものを指す場合にも光素子集積モジュール30と表記することもある。)に、EAMモジュール、レンズ、反射器(ミラー)、合分波器(ハーフミラー)等を配置して構成される。EAMモジュールは、第1光変調器及び第2光変調器として利用される。
【0048】
この発明の光素子集積モジュール30の入射側は、光ファイバ端子32aを具えて構成され、光ファイバ端子32aを介して入射する光パルス列33は、分波器34に入射する構成となっている。なお、後述するように光ファイバ端子32aは、光ファイバの先端を固定する構造となっているほか、レンズを内蔵しており、このレンズによって、後述するEAMモジュールを構成しているEAM素子の光導波路の入射端に、この光ファイバの先端の実像を結像するようにそのレンズ位置が調整されて配置されている。
【0049】
分波器34に入射した光パルス列33は、この分波器34によって光パルス列35aと35bとに分波される。光パルス列35aは、分波器34を出射して第1光変調器であるEAMモジュール40aに入射して変調されて光パルス信号41となり第1反射器38aで反射されて合波器36に入射する。以後において説明する実施の形態においても、反射器としてミラーを用い、合波器としてハーフミラーを用いる。ここで、分波器34から出発して、EAMモジュール40aを通り第1反射器38aで反射されて合波器36に至る経路を第1光路と呼ぶ。
【0050】
一方、光パルス列35bは、分波器34を出射して第2反射器38bで反射されて光変調器であるEAMモジュール40bに入射し、ここで変調されて光パルス信号43になり遅延微調器48を通過して合波器36に到達する。ここで、分波器34から出発して、第2反射器38bで反射されてEAMモジュール40b及び遅延微調器48を通過して合波器36に至る経路を第2光路と呼ぶ。
【0051】
この遅延微調器48は、遅延微調器48に入射する光パルス信号にこの光パルス信号のパルス間隔の半分に相当する時間遅れが生じるように、この第2光路に光路長を付加する役割を果たす。この結果、第1光変調器であるEAMモジュール40aから合波器36までの光路長と第2光変調器であるEAMモジュール40bから合波器36までの光路長との差が、分波器34に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に等しくなる。すなわち、遅延微調器48によって、分波器34に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に相当する光路長が第2光路に付加される。
【0052】
ここで、光パルス列あるいは光パルス信号の伝播モード(伝播形態)である光線束の中心位置を連ねる直線を、光パルス列あるいは光パルス信号の伝播軸と呼ぶことにする。また、分波器34から光変調器40aあるいは40bまでの距離とは、光パルス列あるいは光パルス信号の伝播軸と分波器34の光を分波する分波面との交点から、光変調器40aあるいは40bの光導波路の入射端面(図示せず)までの光路長を意味するものとする。また、光変調器40aあるいは40bから合波器36までの距離とは、光変調器40aあるいは40bの光導波路の出射端面(図示せず)から光パルス列あるいは光パルス信号の伝播軸と合波器36の光を合波する合波面との交点までの光路長を意味するものとする。
【0053】
遅延微調器48は、例えば、二枚の平行平板ガラスを組み合わせて、これら二枚の平行平板ガラスを光パルス列の伝播軸に対して傾けることにより、光パルス列の光線束がこれら二枚の平行平板ガラスを通過する距離を調整することができるように構成されたものである。伝播軸に対して垂直に光線束が入射した場合、これら平行平板ガラスを通過する距離は、平行平板ガラスの厚みそのものとなる。伝播軸に対して平行平板ガラスの面の法線を角度θだけ傾ければ、光線束が平行平板ガラスを通過する距離は、平行平板ガラスの厚みの(1/cosθ)倍となり、傾ければ傾ける程光線束が平行平板ガラスを通過する距離を長くすることができる。このようにして第2光路に付加する光路長を調整することができる。
【0054】
なお、遅延微調器48を二枚の平行平板ガラスを組み合わせて構成する理由は、一枚の平行平板ガラスを第2光路中に挿入して、光路長を調整するために、この平行平板ガラスを傾けると、光パルス信号の伝播軸が平行にずれてしまうという事態を回避するためである。すなわち、二枚の平行平板ガラスを組み合わせて、一方の平行平板ガラスの法線を伝播軸に対して角度+θだけ傾け、もう一方の平行平板ガラスの法線を伝播軸に対して角度−θだけ傾けることによって、光パルス信号の伝播軸が平行にずれてしまうという事態を回避することができる。
【0055】
分波器34に入射した光パルス列33を、分波器34によって光パルス列35aと35bとに分波し、EAMモジュール40aによって変調して光パルス信号41を得るためには、光パルス列の伝播モードである光線束を、EAMモジュール40aを構成しているEAM素子の光導波路に入射させなければならない。このためには、光ファイバ端子32aに固定されている光ファイバ端の実像を、EAMモジュール40aを構成しているEAM素子の光導波路の入射端に結像させる必要がある。このために、光ファイバ端子32aに固定されている光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間にレンズによる結像系を設置しなければならない。
【0056】
図3(A)及び(B)を参照して、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズによる結像系について説明する。
【0057】
光ファイバ端子52a及び52bは、光ファイバ50a及び50bを固定すると共に、レンズ58a及び58bを内蔵している。一方、EAMモジュール54a及び54bは、EAM素子62a及び62bとレンズ60a及び60bとを具えて構成されている。図3(A)及び(B)において、EAM素子62a及び62bについては、光ファイバ端56a及び56bとEAM素子の光導波路66a及び66bの入射端64a及び64bとの間に設置されるレンズによる結像系についての説明に必要な部分以外は省略して描いてある。また、レンズ60a及び60bは、図1に示したEAMモジュールでは、レンズ12aに対応する。
【0058】
図3(A)は、光ファイバ端56aから出射する光が光ファイバ通信で特徴的な、ガウス・ビームとして、光ファイバ端56aから出射した光線束を平行光線束となるようにレンズ58aを配置した場合を描いたものである。しかし、この発明に係る光素子集積モジュールを製作する工程について発明者が検討した結果、光ファイバ端56aから出射する光がガウス・ビームとして、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズ系を、いわゆるコリメータ光学系として形成しても、好ましい結果が得られないことが判明した。
【0059】
すなわち、レンズ58a及び60aをコリメータレンズとして配置した場合、図3(A)に示すように、光ファイバ端56aからの出射光のエネルギーのほとんどが、EAM素子62aの光導波路66aの入射端64aには届かず、光導波路66aへは入射しないことが判明した。光ファイバ端56aの位置をレンズ58aの前側焦点位置となるように設定した場合、光ファイバ端56aからの出射光が、図3(A)に示すように、平行光束とすることができなかった。このことは、この発明の光素子集積モジュールを形成する上で、光ファイバ端56aから出射する光が点光源ではなくガウス・ビームであることを無視できないことを示している。
【0060】
したがって、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズ系を、いわゆるコリメータ光学系として形成するのではなく、結像系として形成しなければならないことを意味している。
【0061】
一般に、光ファイバ通信に使われる光ファイバのコア系や、光変調器の導波路端面のサイズは同一であり、したがって、光ファイバ通信に使われる光素子集積モジュールの設計において、上述した、光ファイバ端と光変調素子の光導波路の入射端(あるいは出射端)との間に設置されるレンズ系を結像系として形成しなければならない、という技術的課題は共通する。
【0062】
図3(B)を参照して、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置される結像系について説明する。この結像系はレンズ58b及び60bによって構成される。レンズ58bは、光ファイバ端子52bに内蔵されている。一方、レンズ60bはEAMモジュール54bに内蔵されている。レンズ58b及び60bによって構成される結像系は、レンズ間の中心位置(L/2)の位置にビームウエスト(光線束のくびれ)が形成される機能を有する。これを点光源で言えば、レンズ間の中心位置(L/2)の位置に焦点を結ぶ、結像系といえる。
【0063】
したがって、レンズ58bとレンズ60bとの距離Lが、あらかじめ決まっていれば、レンズ58bとファイバ端56bまでの距離、及びレンズ60bとEAMの導波路端64bまでの距離は一義的に確定する。また、光ファイバ50b及びEAM素子62bの光導波路66bの開口比と、レンズ58b及び60bの開口比とを等しくすることが、光ファイバ端56bからの出射光のエネルギーを最も効率よくEAM素子62bの光導波路66bに入射させるための条件である。レンズ58b及び60bの焦点距離は、また、上述の開口比に関する条件の他に、光ファイバ端子52bやEAMモジュール54bを最もコンパクトに構成するための条件等を勘案して、決められる。
【0064】
以上説明した、光ファイバ端子32aとEAMモジュール40a及び40bの光導波路の入射端との間に設置される結像系に関係する、レンズ58bとレンズ60bとの距離Lについての事情は、EAMモジュール40a及び40bの光導波路の出射端と、光ファイバ端子32bとの間に設置される結像系においても、同様である。
【0065】
また、例えば、光ファイバ端子32aと第2光変調器であるEAMモジュール40bとの間には分波器34及び第2反射器38bが挿入されているが、この場合に、レンズ58bとレンズ60bとの距離Lとは、光ファイバ端子に内蔵されたレンズの位置から分波器までの光路長と、分波器から第2反射器までの光路長と、第2反射器からEAMモジュールに内蔵されているレンズの位置までの光路長の和を意味することは明らかである。
【0066】
また、同様に、第1光変調器であるEAMモジュール40aと光ファイバ端子32bとの間にも、第1反射器38aと合波器36が挿入されているが、この場合も、第1光変調器であるEAMモジュール40aのEAM素子の光導波路の出力端側のレンズの位置から、第1反射器38a及び合波器36を介して光ファイバ端子32bに内蔵されているレンズの位置に達するまでの光路長が、レンズ間距離Lとなることは明らかである。
【0067】
以上説明したように、この発明のクロック周波数2逓倍装置である光素子集積モジュール30は、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズ系あるいは、EAM素子の光導波路の出射端と光ファイバ端との間に設置するレンズ系を、結像系で構成しなければならないことから、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との距離、あるいはEAM素子の光導波路の出射端と光ファイバ端との距離は、一定であれば、レンズ位置を確定するアライメント作業を同一の光学系で行うことができる。
【0068】
すなわち、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズ系あるいは、EAM素子の光導波路の出射端と光ファイバ端との間に設置するレンズ系として、コリメータ系を用いることができない。このことにより、この発明の光素子集積モジュール30を構成するに当っては、モジュール30の内部でのレンズ系のレンズ間距離Lが等しいことが重要となるので、EAMモジュールの配置の自由度が小さいといえる。
【0069】
したがって、分波器34から出発して、EAMモジュール40aを通り第1反射器38aで反射されて合波器36に至る経路を第1光路とし、及び分波器34から出発して、第2反射器38b反射されてEAMモジュール40b及び遅延微調器48を通過して合波器36に至る経路を第2光路とする場合、第1光路の光路長と第2光路の光路長が等しくなるようにすることが必要となる。また、分波器34から第1ないし第2光変調器までの光路長と第1ないし第2光変調器から合波器36までの光路長とが等しくなるようにすることが必要となる。言い換えると、合波器、分波器、EAMモジュール等の光素子を対称に配置することが必要となる。
【0070】
光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズ系あるいはEAM素子の光導波路の出射端と光ファイバ端との間に設置するレンズ系を構成するレンズは、結像性能を高くするために非球面レンズが使われる。光ファイバ通信に用いられる非球面レンズは、用途毎にほぼ決まっている。しかしながら、結像させる光路長が異なると、非球面レンズの位置を確定させるアライメント系をその光路長に合わせてセッティングする必要があり、多くの工数が必要となる。
【0071】
したがって、合波器、分波器、EAMモジュール等の光素子を対称に配置して構成することができる光素子集積モジュール30は、その構成光素子の仕様を共通化できることから、使われる光素子の量産化を可能とし、また、アライメント工程の共通化が図られることにより、低コストで量産できる利点を有する。
【0072】
ここでこの発明の光素子集積モジュール30が、2チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の2逓倍を実現するモジュールであることを説明するために、クロック周波数が20GHzの光パルス列をこの光素子集積モジュール30に入射させる場合を想定する。なお、以下において行なう説明の内容は、クロック周波数が20GHzの光パルス列をこの光素子集積モジュール30に入射させる場合に限らず、いかなるクロック周波数の光パルス列に対しても成り立つことは、明らかである。
【0073】
以後、クロック周波数が20GHzの光パルス列を単に20GHzの光パルス列ということもある。また、クロック周波数が20GHzの光パルス列は、20Gb/sの伝送速度で情報を送れる能力を潜在しているので、ビットレートが20Gb/sの光パルス列ということもある。
【0074】
光ファイバ端子32aから光素子集積モジュール30に入射した20GHzの光パルス列は、分波器34で分割され、それぞれ光パルス列35a及び35bとなる。
【0075】
光パルス列35aは、第1光変調器であるEAMモジュール40aに入射する。EAMモジュール40aには、電気パルス信号供給装置42aから電気ケーブル44aを通じてVコネクタ46aを介して、第1チャンネルとして送信するデータが2値デジタル電気信号として供給されている。EAMモジュール40aに入射した光パルス列35aは、電気パルス信号供給装置42aからEAMモジュール40aに供給されている2値デジタル電気信号によって、この2値デジタル電気信号に反映された第1チャンネルとして送信するデータに相当する光パルス信号41に変調されて、出力される。光パルス信号41は、第1反射器38aを介して合波器36に入射する。
【0076】
一方、光パルス列35b、第2反射器38bを介して第2変調器であるEAMモジュール40bに入射する。EAMモジュール40bには、電気パルス信号供給装置42bから電気ケーブル44b通じてVコネクタ46bを介して、第2ャンネルとして送信するデータが2値デジタル電気信号として供給されている。EAMモジュール40bに入射した光パルス列35bは、電気パルス信号供給装置42bからEAMモジュール40b供給されている2値デジタル電気信号によって、この2値デジタル電気信号に反映された第2ャンネルとして送信するデータに相当する光パルス信号43に変調されて、遅延微調器48に入射する。光パルス信号43は、遅延微調器48において、光パルス列33のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に等しい光路差が付加された光パルス信号45となって、合波器36に入射する。
【0077】
図2において、Vコネクタ46a及び46bは、それぞれEAMモジュール40a及び40bに対して、図2の紙面に平行の方向に接続されている。すなわち、Vコネクタ46a及び46bは、このモジュールの光経路(光パルス列の伝播軸)を含む平面に対して平行の方向に接続されている。しかし、図2において、Vコネクタ46a及び46bを、それぞれEAMモジュール40a及び40bに対して、破線の円形で描いた位置に、このモジュールの光経路(光パルス列の伝播軸)を含む平面に対して垂直の方向に接続してもよい。むしろ、Vコネクタを、このモジュールの光経路(光パルス列の伝播軸)を含む平面に対して垂直の方向に接続する方が、後述するように好適である場合がある。
【0078】
遅延微調器48において、光パルス信号43に付加される光路差は、次の通りである。光パルス列33のパルス幅は、40Gb/sの光パルス信号を生成するために必要とされるパルス幅として十分に狭く、例えば、半値全幅が12ps程度である。また、光パルス列33のパルス間隔の半分に相当する時間差は、光パルス列33のクロック周波数が20GHzであるから、25psである。この25psの間に光が進む距離は7.5mm程度である。したがって、第2光変調器40bから合波器36までの経路において遅延微調器48を挿入することによって付加される光路長、すなわち光パルス信号43に付加される光路差は、7.5mm程度である。
【0079】
第1光路から合波器36に到達する光パルス信号41と、第2光路から合波器36に到達する光パルス信号45とは、合波器36において重ね合わせられる。光パルス信号41に対して光パルス信号45は、20Gb/sの光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間遅れが遅延微調器48によって与えられているので、時間軸上で光パルス信号41の隣接する光パルスが存在するその丁度中間に、光パルス信号45の一つの光パルスが存在できるように、光パルス信号41と光パルス信号45とは、合波器36において重ね合わせられる。
【0080】
光パルス信号41と光パルス信号45とが重ね合わせられて得られた光パルス信号37のクロック周波数は、以上において説明したことから明らかなように、40GHzとなる。すなわち、図2に示した光素子集積モジュール30は、2チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の2逓倍を実現するモジュールであることが分かる。
【0081】
<第2の実施の形態>
この発明の第2の実施の形態である光素子集積モジュールの構成及びその各部の機能を説明する。第2の実施の形態である光素子集積モジュールは、Nチャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数のN逓倍を実現するモジュールである。ここで、N=2であって、nは2以上の自然数である。
【0082】
一般に、n=3、N=8である場合に相当する8逓倍を実現する光素子集積モジュールを構成するには、4逓倍を実現する光素子集積モジュールを2つ用いれば構成できる。すなわち、2(=N)逓倍を実現する光素子集積モジュールを構成するには、2n−1(=N/2)逓倍を実現する光素子集積モジュールを2個用いれば構成できる。したがって、4逓倍を実現する光素子集積モジュールを構成する手法が確立されれば、これと全く同じ手法で、2n−1(=N/2)逓倍を実現する光素子集積モジュールを2個用い、2(=N)逓倍を実現する光素子集積モジュールを構成することができる。
【0083】
言い換えると、この発明の第2の実施の形態である光素子集積モジュールは、合同な2n−1逓倍を実現する光素子集積モジュールを2個用いて構成される2逓倍光素子集積モジュールであるから、この2逓倍光素子集積モジュールは、対称性に優れたモジュールであるということができる。したがって、部品として使われる光素子の仕様を統一でき、また製造する際のアライメント工程を共通化できるという利点が生ずる。
【0084】
また、第2の実施の形態である光素子集積モジュールは、上述した第1の実施の形態である光素子集積モジュールを構成する、例えば、光ファイバ端子、合波器、分波器及び光変調モジュールと、共通の光素子が用いられる。光ファイバ端子に内蔵されているレンズの焦点距離等、設計的事項に係る差異はあっても、その基本的な構成については同一であるので、これらの光素子に関する構造やその機能等の説明は省略する。
【0085】
図4を参照して、4チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の4逓倍を実現する光素子集積モジュールについて説明する。すなわち、n=2、N=4である場合に相当する、光素子集積モジュールである。このN=4(n=2)である場合について、すなわち、4チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の4逓倍を実現するモジュールが実現できれば、nが3以上である場合について、すなわち、2(=N)チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の2(=N)逓倍を実現する光素子集積モジュールは、2n−1(=N/2)逓倍を実現する光素子集積モジュールを2つ用いて、同様にして構成することができる。
【0086】
この発明の第2の実施の形態であるクロック周波数の4逓倍を実現する光素子集積モジュールは、筐体100(第2の実施の形態の光素子集積モジュールそのものを指す場合にも光素子集積モジュール100と表記することがある。)に、光パルス列が入射するための光ファイバ端子102、4チャンネルの情報が光MUXされた光パルス信号を出力するための光ファイバ端子154を具えて構成される。また、光変調器であるEAMモジュール、分波器、合波器及び遅延微調器、を具えて構成される。
【0087】
まず、第2の実施の形態である光素子集積モジュールが、2逓倍を実現する光素子集積モジュールを2つ用いて構成される、クロック周波数の4逓倍を実現する光素子集積モジュールであることを説明する。
【0088】
一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール180は、第4分波器104で分波された光パルス列105aを第21光路を伝播する光パルス列111aと第22光路を伝播する光パルス列111bとに分波する第2分波器110aと、第21光路と第22光路とをそれぞれ伝播した光パルス列131aと131bとを合波する第2合波器110bと、第21光路中に第21光変調器130aを具え、第22光路中に第22光変調器130bと第2遅延微調器150とを具えて、構成される。
【0089】
また、第21光路中および第22光路中には、ミラーによって構成される第2反射器120a及び120bが挿入される。第2反射器120aは、第21光変調器130aから出力される光パルス信号131aの光路を第2合波器110bに向かう方向に変更するために挿入される。一方、第2反射器120bは、第2分波器110aから反射される光パルス信号111bの光路を第22光変調器130bに向かう方向に変更するために挿入される。
【0090】
ここで、分波器104を第4としたのは、4逓倍を実現する光素子集積モジュールに使われる分波器であることを明示するためである。また、第21光路及び第22光路と表現した21及び22という数字、また、光変調器130a及び光変調器130bのそれぞれに第21及び第22とした数字21及び22の意味は、十の位の2が2逓倍を実現する光素子集積モジュール内の光路あるいは光素子であることを意味し、一の位の1及び2は二つ存在する光路あるいは光素子を識別するための符号である。
【0091】
同様に、分波器110a及び合波器110bのそれぞれを第2としたのは、これらが、2逓倍を実現する光素子集積モジュールに使われる分波器及び合波器であることを明示するためである。すなわち、第NM等の2桁の数値をその識別番号として付してある場合は、十の位のNがN逓倍の意味、一の位のMが同一の光素子集積モジュール内での識別のために付されたものであることを意味する。また、第N等の1桁の数値をその識別番号として付してある場合は、NがN逓倍を意味するものとする。以後の説明においても、この原則を踏襲するものとする。
【0092】
以上説明したように、一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール180は、第1の実施の形態である2逓倍を実現する光素子集積モジュールと同一の構成である。したがって、光素子集積モジュール180は、既に説明したように、光パルス信号のクロックパルスを2逓倍するという、第1の実施の形態である2逓倍を実現する光素子集積モジュールと同一の機能を有する。
【0093】
また、例えば、一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール180を、第2分波器110a、第2合波器110b、第21光変調器130a、第22光変調器130b及び第2遅延微調器150を具えて構成し、この第21光路中に第2遅延微調器150と第21光変調器130aとを挿入しこの第22光路中に第22光変調器130bを挿入して、上述の光素子集積モジュール180の構成を変形してもよい。この種の構成の変形が許される理由は、2逓倍を実現する光素子集積モジュールの構成及びその機能の説明を行なった際に示したのと同一の理由である。
【0094】
また、第21光路あるいは第22光路に第2遅延微調器150を挿入することによって、一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュールを構成する光素子の配置に関する幾何学的対称性が損なわれないことも、第1の実施の形態である2逓倍を実現する光素子集積モジュールに対する場合と同様に結論できる。一般に、第21光路あるいは第22光路に第2遅延微調器150を挿入する場合に限らず、遅延微調器を光路に挿入することによって、光素子集積モジュールを構成する光素子の配置に関する幾何学的対称性は損なわれない。
【0095】
以上説明した変形形態については、以下で説明する二つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール190においても、同様に成立することは明らかであるので、その説明は繰り返さずに省略する。
【0096】
二つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール190は、第4分波器104で分波された光パルス列105bを第21光路を伝播する光パルス列115aと第22光路を伝播する光パルス列115bとに分波する第2分波器114aと、第21光路と第22光路とをそれぞれ伝播した光パルス列141aと141bとを合波する第2合波器114bと、第21光路中に第21光変調器140aを具え、第22光路中に第22光変調器140bと第2遅延微調器160とを具えて、構成される。
【0097】
また、第21光路中および第22光路中には、ミラーによって構成される第2反射器124a及び124bが挿入される。第2反射器124aは、第21光変調器140aから出力される光パルス信号141aの光路を第2合波器114bに向かう方向に変更するために挿入される。一方、第2反射器124bは、第2分波器114aを透過した光パルス信号115bの光路を第22光変調器140bに向かう方向に変更するために挿入される。
【0098】
以上説明したように、4チャンネルの情報を光MUXする機能を有する、クロック周波数の4逓倍を実現する光素子集積モジュール100は、第1の2逓倍器として一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール180及び第2の2逓倍器として二つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール190を用いて構成される。
【0099】
光素子集積モジュール100に光ファイバ端子102を介して入射される光パルス列103は、第4分波器104によって、光パルス列105a及び105bに分割され、それぞれ2逓倍を実現する光素子集積モジュール180と2逓倍を実現する光素子集積モジュール190とに供給される。
【0100】
光パルス列105aは、一つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール180に供給され第1チャンネルの光パルス信号と第2チャンネルの光パルス信号とを合波した光パルス信号、従って2逓倍された光パルス信号、としてこの光素子集積モジュール180から出力され、第4反射器108を介して第4合波器106に供給される。ここで、第4分波器104から光素子集積モジュール180を経由して第4合波器106にいたるまでの経路を第41光路と呼ぶ。
【0101】
一方、光パルス列105bは、二つ目の2逓倍を実現する光素子集積モジュール190に供給され第3ャンネルの光パルス信号と第4ャンネルの光パルス信号とを合波した2逓倍された光パルス信号としてこの光素子集積モジュール190から出力され、第4遅延微調器170を介して第4合波器106に供給される。ここで、第4分波器104から光素子集積モジュール190を経由して第4合波器106にいたるまでの経路を第42光路と呼ぶ。
【0102】
第1の2逓倍器としての光素子集積モジュール180では、第21光変調器130aによって第1チャンネルとして光パルス信号131aを生成し、第22光変調器130bによって第2チャンネルとしての光パルス信号131bが生成される。第1チャンネルの光パルス信号131aと第2チャンネルの光パルス信号とは第2合波器110bで合波され、第1チャンネルと第2チャンネルとの光パルス信号が光MUXされ2逓倍された光パルス信号111として出力される。
【0103】
一方、第2の2逓倍器としての光素子集積モジュール190では、第21光変調器140aによって第3チャンネルとして光パルス信号141aを生成し、第22光変調器140bによって第4チャンネルとしての光パルス信号141bが生成される。第3チャンネルの光パルス信号141aと第4チャンネルの光パルス信号とは第2合波器114bで合波され、第3チャンネルと第4チャンネルとの光パルス信号が光MUXされ2逓倍された光パルス信号115として出力される。
【0104】
光パルス信号115は、第4遅延微調器170によって、第4分波器104に入射する光パルス列103のパルス間隔の1/4に相当する時間差を生じさせる光路差に相当する光路長を付加されて光パルス信号171として出力され、第4合波器106に入射する。
【0105】
光パルス信号171が、第4遅延微調器170によって、第4分波器104に入射する光パルス列103のパルス間隔の1/4に相当する時間差を生じさせる光路差に相当する光路長を付加されているので、光パルス信号111と光パルス信号171とを合波すると、時間軸上で光パルス信号111の隣接する光パルスの存在位置の丁度中間に光パルス信号171の光パルスの一つが挿入される。
【0106】
したがって、第4合波器106では、第1チャンネルと第2チャンネルとの光パルス信号が光MUXされ2逓倍された光パルス信号111と、第3チャンネルと第4チャンネルとの光パルス信号が光MUXされ2逓倍された光パルス信号171とが合波されて、第1ないし第4チャンネルの光パルス信号が光MUXされ4逓倍された光パルス信号107として出力され、光ファイバ端子154を介して外部に出力される。
【0107】
このような構成とすれば、4逓倍器を構成する場合には、2逓倍器二つを組み合わせて構成することができる。したがって、2逓倍器が構成できれば、この2逓倍器を基本的な構成要素として組み合わせることで、4逓倍器を構成することができる。すなわち、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に4逓倍を行うことができる4逓倍のための光素子集積モジュールを提供することができる。
【0108】
一般に、このような構成とすれば、2(=N)逓倍器を構成する場合には、2n−1(=N/2)逓倍器二つを組み合わせて構成することができる。したがって、2逓倍器が構成できれば、この2逓倍器を基本的な構成要素として組み合わせていくことで、nが幾つであろうとも、2(=N)逓倍器を構成することができる。すなわち、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に2逓倍のための光素子集積モジュールを提供することができる。
【0109】
ここで、また、上述した4逓倍を実現する光素子集積モジュール100において、次の構成とすることが好適である。すなわち、第4遅延微調器170を第2の2逓倍器190と第4合波器106との間に挿入し、この第4分波器104から第1の2逓倍器180までの光路長と、第4分波器104から第2の2逓倍器190までの光路長と、第1の2逓倍器180から第4合波器106間での光路長とを等しく構成する。一方、第1の2逓倍器180から第4合波器106までの光路長と第2の2逓倍器190から第4合波器106までの光路長との差が第4分波器104に入射する光パルス列のパルス間隔の1/4に相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成とする。
【0110】
ここで、この第4分波器104から第1の2逓倍器180までの光路長とは、光パルス列の伝播軸と第4分波器104の光を分波する分波面との交点から、光パルス列の伝播軸と第2分波器110aの光を分波する分波面との交点までの光路長を意味するものとする。
【0111】
第4分波器104から第2の2逓倍器190までの光路長とは、光パルス列の伝播軸と第4分波器104の光を分波する分波面との交点から、光パルス列の伝播軸と第2分波器114aの光を分波する分波面との交点までの光路長を意味するものとする。
【0112】
第1の2逓倍器180から第4合波器106までの光路長とは、光パルス信号の伝播軸と第2合波器110bの光を合波する合波面との交点から、第4反射器108を経由して光パルス信号の伝播軸と第4合波器106の光を合波する合波面との交点までの光路長を意味するものとする。
【0113】
第2の2逓倍器190から第4合波器106までの光路長とは、光パルス信号の伝播軸と第2合波器114bの光を合波する合波面との交点から、第4遅延微調器170を経由して光パルス信号の伝播軸と第4合波器106の光を合波する合波面との交点までの光路長を意味するものとする。
【0114】
一般に、第N遅延微調器を第2のN/2逓倍器と第N合波器との間に挿入し、第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と、第N分波器から第2のN/2逓倍器までの光路長と、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長とを等しく構成する。
【0115】
一方、第1のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長と第2のN/2逓倍器から第N合波器までの光路長との差が第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に等しい構成とする。
【0116】
また、第N遅延微調器を第2のN/2逓倍器と第N合波器との間に挿入するか、第N分波器と第2のN/2逓倍器との間に挿入するか、第N分波器と第1のN/2逓倍器との間に挿入するか、第1のN/2逓倍器と第N合波器との間に挿入するかについては、設計事項の範囲に属する事柄である。いずれの構成をとっても、本質的には等価である。
【0117】
このように構成することで、光素子を対称に配置することができる。すなわち、レンズ等の光素子を共通化できるので、部品の量産化が可能であり、また、この光素子集積モジュールを製造する工程において、これら光素子のアライメント作業を共通化できるため工程を単純化できる利点がある。
【0118】
次に、図5(A)及び(B)を参照して、光変調器へ電気信号を供給するために使われる電気接続端子の配置について説明する。図5(A)は、光素子が配置される基板200aの面204aに光変調器202aが配置されており、この基板の面204a対して、光変調器202aに電気信号を供給するために使われる電気接続端子210が、その電気接続端子210の軸方向208aが平行になるように構成されている場合を示す。一方、図5(B)は、光素子が配置される基板200bの面204bに光変調器202bが配置されており、この基板の面204b対して、光変調器202bに電気信号を供給するために使われる電気接続端子212が、その電気接続端子212の軸方向208bが垂直になるように構成されている場合を示す。
【0119】
また、電気接続端子210及び電気接続端子212は、それぞれ電気ケーブル206a及び206bを光変調器202a及び光変調器202bに接続するために設けられている。
【0120】
図2に示した第1の実施の形態である光素子集積モジュール30を構成する場合には、光変調器へ電気信号を供給するために使われる電気接続端子は、図5(A)及び(B)に示すいずれの構成を用いても、構成可能である。図2において、光変調素子40a及び40bに接続される電気接続端子46a及び46bを光素子が配置されている基板面に電気接続端子の軸方向が平行になるように構成されている場合を図示した。図2において、光変調素子40a及び40bに破線で示す円形の部分に電気接続端子46a及び46bを接続することによって、電気接続端子46a及び46bを光素子が配置されている基板面に電気接続端子46a及び46bの軸方向が垂直になるように構成することもできることを示した。
【0121】
しかし、図4に示した第2の実施の形態である光素子集積モジュール100を構成する場合には、光変調器へ電気信号を供給するために使われる電気接続端子を図5(B)に示すような、光素子が配置される基板の面に対してその電気接続端子の軸方向が垂直になるような構成を用いなければ構成できない。
【0122】
これは、図4を参照すれば明らかなように、光素子が配置された基板には多くの光素子が2次元的に配置されているので、この中の一部を構成している光変調素子に電気信号を供給するためのケーブルも配置するには、光経路の一部と交差させて配置しなければならない。すなわち、光経路の一部と電気信号を供給するためのケーブルとが交差するために、この光経路を伝播する光束の一部がさえぎられてしまうという不都合が生じるからである。
【0123】
したがって、光パルス信号のクロック周波数の4逓倍以上の高逓倍を実現する光素子集積モジュールは、図5(B)に示すような、光素子が配置される基板の面に対してその電気接続端子の軸方向が垂直になるような構成を用いなければ構成できない。
【0124】
一般に、平面上に配置される光素子の数が多く、これら光素子を結ぶ光路が高密度である場合には、これら光素子のうちの能動光素子に電気信号を供給する電気ケーブルを配置するには、光素子が配置されている平面に対して、電気信号を供給する電気ケーブルを接続するための電気接続端子の軸方向を、平行方向からずらして、できれば垂直に近い方向になるように構成することが好適である。
【0125】
また一般的に、光変調素子等の光能動素子に供給される電気信号は高速に変調された電気信号である。この電気信号は、直流成分をカットするためのコンデンサーや、また直流成分をこれら光能動素子に供給するためのコイル等の電気素子や、電気増幅器等を介して供給される。
【0126】
さらに、光素子が配置されている基板と同一の基板に、光能動素子に供給する電気信号を生成する電気回路素子を配置すると、この電気回路素子をこの基板に装着する際にこの基板に歪を生じさせることがある。また、この基板に配置されている光能動素子に同一の基板に配置されている電気回路素子から直接に電気ケーブルを接続すると、この光能動素子の電気信号入力端子に歪を生じさせることがある。これらが原因となって、この光能動素子の動作不良が生じたり、光路が影響を受けて光パルス信号が光能動素子に供給できなくなったりする障害が生じる。
【0127】
図6を参照して、上述した問題を解決するための手法を説明する。図6は、電気回路素子と光能動素子とをフレキシブルケーブルで接続した構成のモジュールの一例である。なお、この図6は、電気回路素子と光能動素子とをフレキシブルケーブルで接続するという技術的思想を説明するために必要な部分のみを描いてあり、電気回路素子や光能動素子の形状やそれらの配置等は簡略化してある。
【0128】
光素子配置基板220には光素子が配置されており、この光素子の内で、電気信号の供給を受ける光能動素子に電気接続端子230a、230b、230c及び230dが作り付けられている。一方、電気回路素子配置基板224には、電気回路素子226a、226b、226c及び226dと、電気回路素子228a、228b、228c及び228dとが配置されている。ここでは、電気回路素子226aと228aとが接続されており、電気回路素子226bと228bとが接続されており、電気回路素子226cと228cとが接続されており、電気回路素子226dと228dとが接続されている場合を示している。これら電気回路素子同士の接続については本質的な問題ではなく、電気回路素子が多数、しかも高密度で同一の基板に配置されている点が重要である。
【0129】
このように、電気回路素子が多数しかもそれらが高密度に接続されて総重量が大きい場合、これら電気回路素子と光素子とを同一基板に配置して接続すると、上述したように、この光能動素子の動作不良が生じたり、光路が影響を受けて光パルス信号が光能動素子に供給できなくなったりする障害が生じる。
【0130】
そこで、図6に示すように、フレキシブルケーブル234a、234b、234c及び234dを用いて、それぞれ、電気回路素子228aと電気接続端子230a、電気回路素子228bと電気接続端子230b、電気回路素子228cと電気接続端子230c、及び電気回路素子228dと電気接続端子230d、とを結ぶ構成とする。このような構成とすれば、フレキシブルケーブル234a、234b、234c及び234dによって、電気回路素子から光能動素子に加わる応力が吸収され、光能動素子に加わる歪を低減できる。
【0131】
第1及び第2の実施の形態である光素子集積モジュールの構成に関する技術的思想は、EAM素子、反射器(ミラー)、レンズ、合波器あるいは分波器(ハーフミラー)等の光素子を対称に配置することにある。すなわち、EAM素子等の能動素子を基準に、その能動素子に対して配置される受動素子の能動素子に対する距離を等しく配置し、かつ機能を同じくする複数の能動素子を基準にして、それぞれの受動素子に対する配置パターンが合同であるように受動素子を配置することによって、光素子の配置に対称性を持たせることにある。
【0132】
したがって、上記第1及び第2の実施の形態の基本となるこの発明の技術的思想は、N逓倍を実現する光MUXモジュールに限定されることはなく、N逓倍された光パルス信号からここのチャンネルの光パルス信号を分離する光DeMUXモジュールにも適用できることは、明らかである。
【0133】
また、この発明の実施の形態においては、光変調器としてEAM素子を用いたが、電気パルス信号を光パルス信号に変換できる機能を有する、例えばLiNbOを用いた光変調器等であっても利用できることは明らかである。
【0134】
また、この発明の実施の形態においては、レンズや反射器等を用いて光路を形成することで構成する、いわゆる空間結合方式によって光素子集積モジュールを構成したが、この光路を光ファイバで同様の光素子集積モジュールが構成できる。光路を光ファイバで構成する場合でも、この発明の特徴である、2逓倍器が構成できれば、この2逓倍器を基本的な構成要素として組み合わせていくことで、nが幾つであろうとも、2逓倍器を構成することができるという、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に2逓倍を行うことができる2逓倍のための光素子集積モジュールを提供することができることはいうまでもない。
【0135】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光素子集積モジュールによれば、2(=N)逓倍器を構成する場合には、2n−1(=N/2)逓倍器二つを組み合わせて構成することができる。したがって、2逓倍器が構成できれば、この2逓倍器を基本的な構成要素として組み合わせていくことで、nが幾つであろうとも、2逓倍器を構成することができる。すなわち、光パルス信号の2逓倍する装置の構成に対する技術思想を維持しつつ、容易に2(=N)逓倍を行うことができる2逓倍のための光素子集積モジュールを提供することができるという設計上の利点がある。
【0136】
また、4逓倍以上の逓倍を行なう装置を構成する場合でも、その構成が複雑になることはない。また、このように構成することによって、光素子を対称形に配置することができる。すなわち、レンズ等の光素子を共通化できるので、部品の量産化が可能であり、また、この光素子集積モジュールを製造する工程において、これら光素子のアライメント作業を共通化できるため工程を単純化できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】EAMモジュールの概略図である。
【図2】第1の実施の形態の光素子集積モジュールの構成図である。
【図3】(A)及び(B)は、光ファイバ端とEAM素子の光導波路の入射端との間に設置されるレンズによる結像系の説明に供する図である。
【図4】第2の実施の形態の光素子集積モジュールの構成図である。
【図5】(A)及び(B)は、光変調器への電気信号を供給するための電気接続端子の配置の説明に供する図である。
【図6】電気回路素子と光能動素子とをフレキシブルケーブルで接続した一例の説明に供する図である。
【符号の説明】
10:EAMモジュールの筐体
12a、12b:レンズ
16:電気抵抗
18:直流電源
20:EAM素子
22、42a、42b:電気パルス信号供給装置
26:電気コネクタ
28a、28b:窓
30、100:光素子集積モジュールの筐体
32a、32b、52a、52b、102、154:光ファイバ端子
34:分波器
36:合波器
38a:第1反射器
38b:第2反射器
40a、40b、54a、54b:EAMモジュール
46a、46b:Vコネクタ
48:遅延微調器
50a、50b:光ファイバ
56a、56b:光ファイバ端
58a、58b、60a、60b::レンズ
62a、62b:EAM素子
64a、64b:EAM素子の光導波路の入射端
66a、66b:EAM素子の光導波路
104:第4分波器
106:第4合波器
108:第4反射器
110a、114a:第2分波器
110b、114b:第2合波器
120a、120b、124a、124b:第2反射器
130a、140a、第21光変調器
130b、140b:第22光変調器
150、160:第2遅延微調器
170:第4遅延微調器
180、190:光素子集積モジュール
200a、200b:光素子が配置される基板
202a、202b:光変調器
206a、206b:電気ケーブル
210、212:電気接続端子
220:光素子配置基板
224:電気回路素子配置基板
226a、226b、226c、226d、228a、228b、228c、228d:電気回路素子
230a、230b、230c、230d:電気接続端子
234a、234b、234c、234d:フレキシブルケーブル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element integrated module formed by integrating optical passive elements such as multiplexers and demultiplexers, and optical active elements such as optical modulators, and particularly in optical time division multiplexing communication. The present invention relates to a module for multiplexing optical pulse signals.
[0002]
[Prior art]
Optical time division multiplex communication (OTDM: Optical time division multiplex) generates optical pulse signals in parallel (optical modulation of an optical pulse train to convert electric pulse signals into optical pulse signals) (hereinafter also referred to as “coding”). ), Multiplexed on the time axis (optical MUX) and transmitted, and the optical signal is separated (hereinafter also referred to as “gating”) on the receiving side by a gate signal which is the reverse operation of the transmitting side. The communication adopts a method of returning to the original parallel optical pulse signal (optical DEMUX).
[0003]
Hereinafter, the expression “optical pulse signal” is used only when it means an optical pulse train reflecting a binary digital electric signal obtained by optically modulating the optical pulse train and converting the electric pulse signal into an optical pulse signal. And On the other hand, the expression “optical pulse train” is used as an optical pulse train in which optical pulses are arranged at regular regular intervals (a time interval corresponding to the reciprocal of the frequency corresponding to the bit rate). It may also be used to mean the optical pulse signal described above.
[0004]
In optical fiber communication, OTDM is an optical communication system that operates at the processing speed required by this market because the processing speed related to coding and gating required in the market exceeds the limit of these processing speeds by electronic circuits. It is expected as a technology for realizing the apparatus at the lowest possible cost.
[0005]
In optical fiber communication, it is necessary to increase the communication speed as much as possible in order to effectively use optical communication resources such as an optical fiber communication network. Here, the communication speed is a speed indicating how many bits of information can be transmitted / received per unit time, and is also referred to as a bit rate. In addition, when a speed indicating how many bits of information can be transmitted / received per unit time is expressed by a frequency, this frequency is called a clock frequency.
[0006]
One of the measures taken to increase the bit rate is a technique called bit interleaving. In this method, two optical pulse signals are combined so that an optical pulse of an optical pulse train of the other optical pulse signal enters between adjacent optical pulses of the optical pulse train of one optical pulse signal, In this method, an optical pulse signal having a bit rate that is the sum of the bit rates of both optical pulse signals is obtained. That is, it is one of the techniques for multiplexing optical pulse signals in OTDM.
[0007]
For example, if an optical pulse signal with a bit rate of 40 Gb / s and an optical pulse signal with a bit rate of 40 Gb / s are multiplexed by bit interleaving, a bit of 80 Gb / s corresponding to the sum of both bit rates is obtained. It can be transmitted as a rate optical pulse signal. The optical pulse signal transmitted in this way is optically demultiplexed in the receiving device, and again becomes an optical pulse signal with a bit rate of 40 Gb / s and an optical pulse signal with a bit rate of 40 Gb / s. The signal is separated and reproduced.
[0008]
Hereinafter, to obtain an optical pulse signal having a double bit rate by bit interleaving the optical pulse signal of 40 Gb / s and the optical pulse signal of 40 Gb / s in this way is referred to as doubling the bit rate. Generally bit-interleaved, N = 2 n Obtaining an optical pulse signal having a bit rate twice (n is a natural number) is referred to as multiplying the bit rate by N.
[0009]
The inventors of the present invention have already described the above-described optical MUX (here, for bit interleaving) configured by integrating a half mirror, a total reflection mirror, and an electro-absorption modulator (EAM). Have developed optical device integrated modules.
[0010]
For example, a 20 GHz optical pulse train is divided into two optical paths using a planar optical waveguide and a lens, and each optical pulse train is reflected by a reflection type EAM inserted in each of the two optical paths. Successfully modulated. Then, the same optical circuit is traced again, and the optical pulse train is multiplexed by shifting by half a bit on the time axis (two optical pulse signals are combined between the optical pulse trains of one optical pulse signal and the other optical pulse train). An experiment for generating an optical pulse signal of 40 Gb / s has been successful (for example, see Non-Patent Document 1).
[0011]
Further, a modular EAM constructed by integrating a lens and an EAM is prototyped, and light having a bit rate of 80 Gb / s is obtained by bit interleaving a 40 Gb / s optical pulse signal and a 40 Gb / s optical pulse signal. It has also succeeded in generating a pulse signal (see, for example, Non-Patent Document 2).
[0012]
[Non-Patent Document 1]
Hiromi Yamada, Yukihiro Ozeki, Toshikazu Yamagata, Kiyoshi Nagai: Proceedings of the IEICE Communication Society Conference, page 227
[Non-Patent Document 2]
Masatoshi Kagawa, Hitoshi Murai, Hiromi Yamada, Shigeru Takasaki, Kozo Fujii: IEICE Tech. 101, no. 448, 89-92 pages
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, when an optical element integrated module that performs multiplexing of 4 times or more with a high degree of multiplicity is designed by the same design method as that of the device that doubles the optical pulse signal disclosed in Non-Patent Document 1, the structure is as follows. It becomes complicated and impractical. Further, the device for doubling the optical pulse signal disclosed in Non-Patent Document 2 is symmetrical to the arrangement of optical elements such as an EAM element, a reflector (mirror), a lens, a multiplexer, or a duplexer (half mirror). Due to the lack of properties, there has been a problem that the process for manufacturing the device is complicated.
[0014]
Here, the symmetry of the arrangement of the optical elements means that the distance from the passive element to the active element is the same with respect to the active element, and the function is the same. Assume that the arrangement of the optical elements is symmetrical when the passive elements are arranged so that the arrangement patterns of the passive elements with respect to the active elements are congruent with respect to the plurality of active elements. That is, the arrangement of optical elements formed by combining a plurality of arrangement patterns in which the arrangement patterns of passive elements and active elements are congruent is referred to as arrangement with good objectivity.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to realize an arrangement of optical elements so that the structure thereof is not complicated even when a device that performs multiplication of four or more times is configured. That is, an object of the present invention is to provide an optical element integrated module for multiplication that can be easily produced while maintaining the technical idea of the configuration of the device for multiplying the optical pulse signal by two. For example, a device that performs quadruple multiplication can be configured by combining two devices that perform double convolution. In addition, the device that performs the multiplication by two is configured by combining a first optical path including each of the optical modulators and a second optical path that is congruent with the first optical path.
[0016]
Another object of the invention is to unify the specifications of optical elements such as EAM, reflector (mirror), lens, optical multiplexer / demultiplexer (half mirror) and to arrange the optical elements symmetrically. Another object of the present invention is to provide an optical element integrated module that can be manufactured by a simple manufacturing process.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical element integrated module according to the present invention comprises a duplexer, a multiplexer, a first optical modulator, a second optical modulator, and a delay fine adjuster. The duplexer demultiplexes the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the first optical path and an optical pulse train propagating through the second optical path. The multiplexer multiplexes the optical pulse trains propagated through the first optical path and the second optical path, respectively. On the other hand, a first optical modulator is inserted in the first optical path, and a second optical modulator and a delay fine adjuster are inserted in the second optical path.
[0018]
An optical element integrated module according to the present invention includes a duplexer, a multiplexer, a first optical modulator, a second optical modulator, and a delay fine adjuster having functions similar to those of the above-described optical element integrated module. The delay fine adjuster and the first optical modulator may be inserted in the first optical path, and the second optical modulator may be inserted in the second optical path.
[0019]
By adopting one of the configurations as described above, the optical pulse signal double device disclosed in Non-Patent Document 1 differs from the technical idea of the arrangement method of the optical element, and is multiplied by 4 or more. Even when a device that performs the above is configured, the configuration is not complicated. Further, with this configuration, the first optical path and the second optical path can be arranged symmetrically with the exception of the delay fine adjuster.
[0020]
By inserting the delay fine adjuster into the optical path, an optical path difference is generated that causes a time difference corresponding to half of the pulse interval of the optical pulse train incident on any of the optical element integrated modules described above. As will be described later, this optical path difference is about 7.5 mm, that is, by inserting a delay fine adjuster, the geometrical symmetry with respect to the arrangement of the optical elements is hardly impaired. There is no obstacle in the manufacturing process of the optical element integrated module, such as adjustment of the position where the multiplexer, the first optical modulator, the second optical modulator, and the delay fine adjuster should be arranged.
[0021]
In the optical element integrated module described above, the first optical modulator is inserted into the first optical path, and the second optical modulator and the delay fine adjuster are inserted into the second optical path. In the case of an optical element integrated module, the following configuration is preferable.
[0022]
That is,
(1) A delay fine adjuster is inserted between the second optical modulator and the multiplexer, the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator, and the optical path from the demultiplexer to the second optical modulator. And the optical path length from the first optical modulator to the multiplexer, and the optical path length from the first optical modulator to the multiplexer and the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer The difference is configured to be equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train incident on the duplexer.
[0023]
(2) Or, a delay fine adjuster is inserted between the demultiplexer and the second optical modulator, the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator, and the first optical modulator to the multiplexer Is equal to the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer, the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator, and the optical path length from the demultiplexer to the second optical modulator. May be configured to be equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train incident on the duplexer.
[0024]
Further, in the above-described optical element integrated module, the first optical modulator and the delay fine adjuster are inserted in the first optical path, and the second optical modulator is inserted in the second optical path. In the case of an optical element integrated module, the following configuration is preferable.
[0025]
That is,
(3) A delay fine adjuster is inserted between the demultiplexer and the first optical modulator, the optical path length from the demultiplexer to the second optical modulator, and between the first optical modulator and the multiplexer. The optical path length is equal to the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer, the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator, and the optical path length from the demultiplexer to the second optical modulator, Is equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train incident on the duplexer.
[0026]
(4) Or, a delay fine adjuster is inserted between the first optical modulator and the multiplexer, the optical path length from the demultiplexer to the second optical modulator, and between the second optical modulator and the multiplexer. And the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator are equal, and the optical path length from the first optical modulator to the multiplexer is equal to the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer. May be configured to be equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train incident on the duplexer.
[0027]
As described above, by adopting the configuration of any one of (1) to (4) described above, the optical path length from the demultiplexer to the first optical modulator and the optical path from the demultiplexer to the second optical modulator. Since the length, the optical path length from the first optical modulator to the multiplexer, and the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer are equal, the optical pulse train is added to the first optical modulator or the second optical modulator. The optical element such as a lens used for the incident light can be made common (by inserting a delay fine adjuster, the geometrical symmetry with respect to the arrangement of the optical elements is hardly impaired). Further, even if a delay fine adjuster is inserted in the first or second optical path, the optical path length does not become longer than the optical path that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train. With such a difference in optical path length, optical elements having the same specifications can be used as optical elements such as lenses used for making an optical pulse train incident on the first optical modulator and the second optical modulator.
[0028]
That is, in order to configure the optical element integrated module of the present invention, the specifications of the optical elements such as the above-mentioned lenses can be made common, so that the mass production of parts is possible, and this optical element integrated module is manufactured. In the process, since the alignment work of these optical elements can be made common, there is an advantage that the process can be simplified.
[0029]
Further, as described above, an optical element integrated module that can be configured while maintaining the technical idea of the configuration of the device that doubles the optical pulse signal even when the device that performs multiplication of 4 times or more is configured. For this purpose, the configuration described below may be used.
[0030]
That is, an optical element integrated module according to the present invention includes an Nth demultiplexer, an Nth multiplexer, a first N / 2 multiplier, a second N / 2 multiplier, and an Nth delay fine adjuster. Consists of. The Nth demultiplexer demultiplexes the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the N1 optical path and an optical pulse train propagating through the N2 optical path. The Nth multiplexer multiplexes the optical pulse trains propagated through the N1 optical path and the N2 optical path, respectively. The N1 optical path includes a first N / 2 multiplier, and the N2 optical path includes a second N / 2 multiplier and an Nth delay fine adjuster.
[0031]
Further, the optical element integrated module of the present invention is the same as described above, in the Nth demultiplexer, the Nth multiplexer, the first N / 2 multiplier, the second N / 2 multiplier, and the Nth multiplexer. It is configured with a delay fine adjuster. A second N / 2 multiplier is provided in the N2 optical path, an Nth delay fine adjuster and a first N / 2 multiplier are provided in the N1 optical path, and in the N2 optical path. May comprise a second N / 2 multiplier. Where N = 2 n And n is a natural number of 2 or more.
[0032]
With such a configuration, 2 n (= N) When configuring a multiplier, 2 n-1 (= N / 2) Two multipliers can be combined. Therefore, if a doubler can be configured, by combining the doubler as a basic component, no matter how many n, n A multiplier can be configured. That is, while maintaining the technical idea for the configuration of the device that doubles the optical pulse signal, it is n Can be multiplied 2 n An optical element integrated module for multiplication can be provided.
[0033]
In the above-described optical element integrated module, a first N / 2 multiplier is inserted in the N1 optical path, and a second N / 2 multiplier and an Nth delay fine adjuster are inserted in the N2 optical path. In the case of an optical element integrated module configured by inserting and, the following configuration is preferable.
[0034]
That is,
(5) An Nth delay fine adjuster is inserted between the second N / 2 multiplier and the Nth multiplexer, and the optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier; The optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier is configured to be equal to the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer. On the other hand, the difference between the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer and the optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer is incident on the Nth duplexer. The optical pulse difference is equal to the optical path difference causing a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train.
[0035]
(6) Or an Nth delay fine adjuster is inserted between the Nth demultiplexer and the second N / 2 multiplier, and the optical path from this Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier The length, the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer, and the optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer are configured to be equal. On the other hand, the difference between the optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier and the optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier is incident on the Nth demultiplexer. The optical path difference may be equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train.
[0036]
In the above-described optical element integrated module, the Nth delay fine adjuster and the first N / 2 multiplier are inserted in the N1 optical path, and the second N / 2 multiplier is inserted in the N2 optical path. In the case of an optical element integrated module configured by inserting a light source, the following configuration is preferable.
[0037]
That is,
(7) An Nth delay fine adjuster is inserted between the Nth demultiplexer and the first N / 2 multiplier, and the optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier is The optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer is configured to be equal to the optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer. On the other hand, the difference between the optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier and the optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier is incident on the Nth demultiplexer. The optical pulse difference is equal to the optical path difference causing a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train.
[0038]
(8) Alternatively, an optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier is inserted by inserting the Nth delay fine adjuster between the first N / 2 multiplier and the Nth multiplexer. The optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer is configured to be equal to the optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier. On the other hand, the difference between the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer and the optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer is incident on the Nth duplexer. The optical path difference may be equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train. Where N = 2 n And n is a natural number of 2 or more.
[0039]
As described above, when any one of the above-described configurations (5) to (8) is used, the configuration is not complicated even when a device that performs multiplication of four or more times is configured as described above. . Further, with this configuration, the optical elements can be arranged symmetrically. In other words, since optical elements such as lenses can be shared, parts can be mass-produced, and in the process of manufacturing this optical element integrated module, the alignment work of these optical elements can be shared, simplifying the process. There are advantages you can do.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Each figure shows an example of the configuration according to the present invention, and only schematically shows the cross-sectional shape and arrangement relationship of each component to the extent that the present invention can be understood. Is not limited to the illustrated example. In the following description, specific materials and conditions may be used. However, these materials and conditions are only one of preferred examples, and are not limited to these. Moreover, in each figure, the same component is shown with the same number, and the overlapping description may be omitted.
[0041]
In the drawings shown below, the path of an optical signal such as an optical fiber is indicated by a thick line, and the path of an electrical signal is indicated by a thin line. The numbers and symbols given to these thick and thin lines mean optical signals or electrical signals, respectively.
[0042]
<Electroabsorption optical modulator (EAM) module>
With reference to FIG. 1, an EAM module which is an optical active element constituting the optical element integrated module of the present invention will be described.
[0043]
The EAM module (the housing of this module is assumed to be 10) is for applying a bias voltage to the EAM element 20, the lenses 12a and 12b, the electrical connector 26 made for high-speed electrical signals, and the EAM element 20. A DC power source 18 and an electrical resistor 16 that connects the DC power source 18 and the EAM element 20 are provided. The EAM element 20 is supplied with an electric pulse signal from an electric pulse signal supply device 22 via an electric cable 24 and an electric connector 26. The electrical connector 26 and the electrical cable 24 are designed for high-speed electrical signals. For example, the electrical cable 24 is a coaxial cable, and the electrical connector 26 is a V connector or the like.
[0044]
The EAM element 20 is a semiconductor element and includes an optical waveguide. The light propagating through the optical waveguide may or may not be guided depending on the voltage applied to the EAM element 20. That is, the optical pulse train propagating through the optical waveguide is modulated into an optical pulse signal by the electric pulse signal supplied to the EAM element 20 from the electric pulse signal supply device 22. The voltage applied to the EAM element 20 is supplied from the electric pulse signal supply device 22 via the DC power source 18 for applying a bias voltage, the electric cable 24 and the electric connector 26. Among these, the electric pulse signal supply device for supplying an electric pulse signal to modulate the optical pulse train and the EAM element are disconnected by a capacitor (not shown) in a direct current.
[0045]
The EAM module shown in FIG. 1 includes windows 28a and 28b that transmit light to the housing 10 of the EAM module. For example, when the optical pulse train 14a is incident from the right side of FIG. The light is condensed by a lens 12a and incident on an optical waveguide (not shown) of the element 20. The optical pulse train guided through the optical waveguide of the EAM element 20 is modulated to become an optical pulse signal, which is emitted from the optical waveguide of the EAM element 20 and is converted into an optical pulse signal 14b via the lens 12b. The light exits from the window 28b.
[0046]
The lens 12b emits light from the optical waveguide of the EAM element 20 so that the optical pulse signal 14b can be condensed so as to maximize the light intensity at a desired position with respect to the optical element incident after exiting the EAM module. It works to adjust the equiphase wavefront of the incident light (light pulse signal).
[0047]
<First Embodiment>
With reference to FIG. 2, the structure of the optical element integrated module which is the 1st Embodiment of this invention and the function of each part are demonstrated. The optical element integrated module of the present invention includes an EAM module and a lens in its housing 30 (also referred to as the optical element integrated module 30 when referring to the optical element integrated module itself of the first embodiment). , A reflector (mirror), a multiplexer / demultiplexer (half mirror) and the like are arranged. The EAM module is used as a first optical modulator and a second optical modulator.
[0048]
The incident side of the optical element integrated module 30 of the present invention is configured to include an optical fiber terminal 32a, and the optical pulse train 33 incident through the optical fiber terminal 32a is incident on the duplexer 34. As will be described later, the optical fiber terminal 32a has a structure in which the tip of the optical fiber is fixed, and also has a built-in lens, and the light of the EAM element that constitutes an EAM module described later by this lens. At the incident end of the waveguide, the lens position is adjusted so as to form a real image of the tip of the optical fiber.
[0049]
The optical pulse train 33 incident on the demultiplexer 34 is demultiplexed by the demultiplexer 34 into optical pulse trains 35a and 35b. The optical pulse train 35a exits the demultiplexer 34, enters the EAM module 40a, which is the first optical modulator, and is modulated to become an optical pulse signal 41, which is reflected by the first reflector 38a and incident on the multiplexer 36. To do. In the embodiments described below, a mirror is used as a reflector and a half mirror is used as a multiplexer. Here, a path starting from the demultiplexer 34, passing through the EAM module 40a, reflected by the first reflector 38a, and reaching the multiplexer 36 is referred to as a first optical path.
[0050]
On the other hand, the optical pulse train 35b exits from the demultiplexer 34, is reflected by the second reflector 38b, enters the EAM module 40b, which is an optical modulator, is modulated there to become an optical pulse signal 43, and a delay fine adjuster. It passes through 48 and reaches the multiplexer 36. Here, a path starting from the duplexer 34, reflected by the second reflector 38b, passing through the EAM module 40b and the delay fine adjuster 48, and reaching the multiplexer 36 is referred to as a second optical path.
[0051]
The delay fine adjuster 48 plays a role of adding an optical path length to the second optical path so that a time delay corresponding to half the pulse interval of the optical pulse signal is generated in the optical pulse signal incident on the delay fine adjuster 48. . As a result, the difference between the optical path length from the EAM module 40a that is the first optical modulator to the multiplexer 36 and the optical path length from the EAM module 40b that is the second optical modulator to the multiplexer 36 is the demultiplexer. 34 is equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to half of the pulse interval of the optical pulse train incident on 34. That is, the delay fine adjuster 48 adds an optical path length corresponding to an optical path difference that causes a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train incident on the duplexer 34 to the second optical path.
[0052]
Here, the straight line connecting the center positions of the light bundles, which is the propagation mode (propagation form) of the optical pulse train or optical pulse signal, is called the optical pulse train or the propagation axis of the optical pulse signal. Further, the distance from the demultiplexer 34 to the optical modulator 40a or 40b refers to the optical modulator 40a from the intersection of the optical pulse train or the propagation axis of the optical pulse signal and the demultiplexing surface for demultiplexing the light from the demultiplexer 34. Or it shall mean the optical path length to the entrance end surface (not shown) of the optical waveguide of 40b. The distance from the optical modulator 40a or 40b to the multiplexer 36 refers to the optical pulse train or propagation axis of the optical pulse signal from the emission end face (not shown) of the optical waveguide of the optical modulator 40a or 40b and the multiplexer. It means the optical path length to the intersection with the multiplexing surface that multiplexes 36 lights.
[0053]
The delay fine adjuster 48, for example, combines two parallel flat glasses and tilts the two parallel flat glasses with respect to the propagation axis of the optical pulse train, so that the light flux of the optical pulse train is changed to the two parallel flat glasses. The distance passing through the glass can be adjusted. When a light beam is incident perpendicular to the propagation axis, the distance passing through these parallel flat glasses is the thickness of the parallel flat glass itself. If the normal of the plane of the parallel flat glass is tilted by the angle θ with respect to the propagation axis, the distance that the light beam passes through the parallel flat glass is (1 / cos θ) times the thickness of the parallel flat glass. The distance by which the light beam passes through the parallel flat glass can be increased as the angle is inclined. In this way, the optical path length added to the second optical path can be adjusted.
[0054]
The reason for configuring the delay fine adjuster 48 by combining two parallel flat glasses is to insert the single parallel flat glass into the second optical path and adjust the optical path length by using the parallel flat glass. This is to avoid a situation in which the propagation axis of the optical pulse signal shifts in parallel when tilted. That is, by combining two parallel flat glasses, the normal of one parallel flat glass is inclined by an angle + θ with respect to the propagation axis, and the normal of the other parallel flat glass is only by an angle −θ with respect to the propagation axis. By tilting, it is possible to avoid a situation in which the propagation axis of the optical pulse signal is shifted in parallel.
[0055]
In order to demultiplex the optical pulse train 33 incident on the demultiplexer 34 into the optical pulse trains 35a and 35b by the demultiplexer 34 and to modulate the EAM module 40a to obtain the optical pulse signal 41, the propagation mode of the optical pulse train Must be incident on the optical waveguide of the EAM element constituting the EAM module 40a. For this purpose, it is necessary to form the real image of the end of the optical fiber fixed to the optical fiber terminal 32a on the incident end of the optical waveguide of the EAM element constituting the EAM module 40a. For this purpose, an imaging system using a lens must be installed between the end of the optical fiber fixed to the optical fiber terminal 32a and the incident end of the optical waveguide of the EAM element.
[0056]
With reference to FIGS. 3A and 3B, a description will be given of an imaging system using a lens installed between the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element.
[0057]
The optical fiber terminals 52a and 52b fix the optical fibers 50a and 50b and incorporate lenses 58a and 58b. On the other hand, the EAM modules 54a and 54b include EAM elements 62a and 62b and lenses 60a and 60b. 3A and 3B, the EAM elements 62a and 62b are connected by a lens installed between the optical fiber ends 56a and 56b and the incident ends 64a and 64b of the optical waveguides 66a and 66b of the EAM element. The portions other than those necessary for the description of the image system are omitted. The lenses 60a and 60b correspond to the lens 12a in the EAM module shown in FIG.
[0058]
In FIG. 3A, the lens 58a is arranged so that the light emitted from the optical fiber end 56a becomes a parallel light bundle as a Gaussian beam in which the light emitted from the optical fiber end 56a is characteristic in optical fiber communication. It is a depiction of the case. However, as a result of the inventor's study on the process of manufacturing the optical element integrated module according to the present invention, the light emitted from the optical fiber end 56a is a Gaussian beam, and the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element are It has been found that a favorable result cannot be obtained even if the lens system installed between them is formed as a so-called collimator optical system.
[0059]
That is, when the lenses 58a and 60a are arranged as collimator lenses, as shown in FIG. 3A, most of the energy of the emitted light from the optical fiber end 56a is input to the incident end 64a of the optical waveguide 66a of the EAM element 62a. It has been found that the light does not reach the optical waveguide 66a. When the position of the optical fiber end 56a is set to be the front focal position of the lens 58a, the emitted light from the optical fiber end 56a could not be a parallel light flux as shown in FIG. . This indicates that in forming the optical element integrated module of the present invention, it cannot be ignored that the light emitted from the optical fiber end 56a is not a point light source but a Gaussian beam.
[0060]
Therefore, it means that the lens system installed between the end of the optical fiber and the incident end of the optical waveguide of the EAM element must be formed as an imaging system, not as a so-called collimator optical system. Yes.
[0061]
In general, the core system of the optical fiber used for optical fiber communication and the waveguide end face of the optical modulator have the same size. Therefore, in the design of the optical element integrated module used for optical fiber communication, the optical fiber described above is used. The technical problem that the lens system installed between the end and the incident end (or exit end) of the optical waveguide of the light modulation element has to be formed as an imaging system is common.
[0062]
With reference to FIG. 3B, an imaging system installed between the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element will be described. This imaging system is constituted by lenses 58b and 60b. The lens 58b is built in the optical fiber terminal 52b. On the other hand, the lens 60b is built in the EAM module 54b. The imaging system constituted by the lenses 58b and 60b has a function of forming a beam waist (neck of the light bundle) at the center position (L / 2) between the lenses. Speaking of this as a point light source, it can be said to be an imaging system that focuses on the center position (L / 2) between the lenses.
[0063]
Therefore, if the distance L between the lens 58b and the lens 60b is determined in advance, the distance between the lens 58b and the fiber end 56b and the distance between the lens 60b and the waveguide end 64b of the EAM are uniquely determined. Further, by making the aperture ratio of the optical waveguide 66b of the optical fiber 50b and the EAM element 62b equal to the aperture ratio of the lenses 58b and 60b, the energy of the light emitted from the optical fiber end 56b is most efficiently increased. This is a condition for entering the optical waveguide 66b. The focal lengths of the lenses 58b and 60b are determined in consideration of conditions for configuring the optical fiber terminal 52b and the EAM module 54b to be the most compact in addition to the above-described conditions regarding the aperture ratio.
[0064]
The circumstances regarding the distance L between the lens 58b and the lens 60b related to the imaging system installed between the optical fiber terminal 32a and the incident ends of the optical waveguides of the EAM modules 40a and 40b described above are as follows. The same applies to the imaging system installed between the exit ends of the optical waveguides 40a and 40b and the optical fiber terminal 32b.
[0065]
For example, the duplexer 34 and the second reflector 38b are inserted between the optical fiber terminal 32a and the EAM module 40b, which is the second optical modulator. In this case, the lens 58b and the lens 60b are inserted. Is the optical path length from the position of the lens built in the optical fiber terminal to the demultiplexer, the optical path length from the demultiplexer to the second reflector, and built in the EAM module from the second reflector Obviously, it means the sum of the optical path lengths up to the lens position.
[0066]
Similarly, the first reflector 38a and the multiplexer 36 are also inserted between the EAM module 40a that is the first optical modulator and the optical fiber terminal 32b. From the position of the lens on the output end side of the optical waveguide of the EAM element of the EAM module 40a which is a modulator, the position of the lens incorporated in the optical fiber terminal 32b is reached via the first reflector 38a and the multiplexer 36. It is clear that the optical path length up to is the inter-lens distance L.
[0067]
As described above, the optical element integrated module 30 which is the clock frequency doubling device of the present invention has the lens system installed between the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element, or the light of the EAM element. Since the lens system installed between the exit end of the waveguide and the end of the optical fiber must be formed by an imaging system, the distance between the end of the optical fiber and the entrance end of the optical waveguide of the EAM element, or the EAM element If the distance between the exit end of the optical waveguide and the end of the optical fiber is constant, the alignment operation for determining the lens position can be performed with the same optical system.
[0068]
That is, as a lens system installed between the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element, or a lens system installed between the output end of the optical waveguide of the EAM element and the optical fiber end, a collimator system is used. Cannot be used. Accordingly, in configuring the optical element integrated module 30 according to the present invention, it is important that the distance L between the lenses of the lens system in the module 30 is equal. It can be said that it is small.
[0069]
Therefore, the path starting from the demultiplexer 34, passing through the EAM module 40a, reflected by the first reflector 38a and reaching the multiplexer 36 is defined as the first optical path, and starting from the demultiplexer 34, the second When a path that is reflected by the reflector 38b, passes through the EAM module 40b and the delay fine adjuster 48, and reaches the multiplexer 36 is a second optical path, the optical path length of the first optical path is equal to the optical path length of the second optical path. It is necessary to make it. Further, it is necessary to make the optical path length from the demultiplexer 34 to the first or second optical modulator equal to the optical path length from the first or second optical modulator to the multiplexer 36. In other words, it is necessary to arrange optical elements such as a multiplexer, a duplexer, and an EAM module symmetrically.
[0070]
The lens constituting the lens system installed between the optical fiber end and the incident end of the optical waveguide of the EAM element or the lens system installed between the exit end of the optical waveguide of the EAM element and the optical fiber end Aspherical lenses are used to increase performance. The aspherical lens used for optical fiber communication is almost determined for each application. However, if the optical path lengths to be imaged are different, it is necessary to set an alignment system for determining the position of the aspherical lens according to the optical path length, which requires a lot of man-hours.
[0071]
Therefore, the optical element integrated module 30 that can be configured by arranging optical elements such as a multiplexer, a demultiplexer, and an EAM module symmetrically can share the specifications of the constituent optical elements. In addition, the mass production can be performed at a low cost by making the alignment process common.
[0072]
Here, in order to explain that the optical element integrated module 30 of the present invention is a module that has a function of optically MUXing information of two channels and realizes double the clock frequency, an optical pulse train having a clock frequency of 20 GHz is used. A case where the light is incident on the optical element integrated module 30 is assumed. It should be noted that the contents of the description given below are not limited to the case where an optical pulse train having a clock frequency of 20 GHz is incident on the optical element integrated module 30, and it is obvious that the contents are applicable to an optical pulse train having any clock frequency.
[0073]
Hereinafter, an optical pulse train having a clock frequency of 20 GHz may be simply referred to as a 20 GHz optical pulse train. An optical pulse train with a clock frequency of 20 GHz has the potential to send information at a transmission rate of 20 Gb / s, and may be an optical pulse train with a bit rate of 20 Gb / s.
[0074]
The optical pulse train of 20 GHz that has entered the optical element integrated module 30 from the optical fiber terminal 32a is divided by the demultiplexer 34 to become optical pulse trains 35a and 35b, respectively.
[0075]
The optical pulse train 35a is incident on the EAM module 40a that is the first optical modulator. The EAM module 40a is supplied with data to be transmitted as the first channel from the electric pulse signal supply device 42a through the electric cable 44a and the V connector 46a as a binary digital electric signal. The optical pulse train 35a incident on the EAM module 40a is transmitted as a first channel reflected in the binary digital electrical signal by the binary digital electrical signal supplied from the electrical pulse signal supply device 42a to the EAM module 40a. Are modulated and output to an optical pulse signal 41 corresponding to. The optical pulse signal 41 enters the multiplexer 36 via the first reflector 38a.
[0076]
On the other hand, it enters the EAM module 40b, which is the second modulator, via the optical pulse train 35b and the second reflector 38b. The EAM module 40b is supplied with data to be transmitted as a second channel as a binary digital electric signal from the electric pulse signal supply device 42b through the electric cable 44b and the V connector 46b. The optical pulse train 35b incident on the EAM module 40b is converted into data to be transmitted as a second channel reflected in the binary digital electric signal by the binary digital electric signal supplied from the electric pulse signal supply device 42b to the EAM module 40b. The light is modulated to the corresponding optical pulse signal 43 and enters the delay fine adjuster 48. The optical pulse signal 43 becomes an optical pulse signal 45 to which an optical path difference equal to an optical path difference causing a time difference corresponding to half the pulse interval of the optical pulse train 33 is added in the delay fine adjuster 48, and is supplied to the multiplexer 36. Incident.
[0077]
In FIG. 2, V connectors 46a and 46b are connected to EAM modules 40a and 40b, respectively, in a direction parallel to the paper surface of FIG. That is, the V connectors 46a and 46b are connected in a direction parallel to a plane including the optical path of this module (the propagation axis of the optical pulse train). However, in FIG. 2, the V connectors 46a and 46b are in the positions drawn by broken-line circles with respect to the EAM modules 40a and 40b, respectively, with respect to the plane including the optical path of this module (the propagation axis of the optical pulse train). You may connect in the vertical direction. Rather, it may be preferable to connect the V connector in a direction perpendicular to a plane including the optical path (propagation axis of the optical pulse train) of this module, as will be described later.
[0078]
In the delay fine adjuster 48, the optical path difference added to the optical pulse signal 43 is as follows. The pulse width of the optical pulse train 33 is sufficiently narrow as a pulse width required to generate a 40 Gb / s optical pulse signal. For example, the full width at half maximum is about 12 ps. The time difference corresponding to half of the pulse interval of the optical pulse train 33 is 25 ps because the clock frequency of the optical pulse train 33 is 20 GHz. The distance traveled by light during 25 ps is about 7.5 mm. Therefore, the optical path length added by inserting the delay fine adjuster 48 in the path from the second optical modulator 40b to the multiplexer 36, that is, the optical path difference added to the optical pulse signal 43 is about 7.5 mm. is there.
[0079]
The optical pulse signal 41 that reaches the multiplexer 36 from the first optical path and the optical pulse signal 45 that reaches the multiplexer 36 from the second optical path are superposed in the multiplexer 36. With respect to the optical pulse signal 41, the optical pulse signal 45 is provided with a time delay corresponding to half of the pulse interval of the 20 Gb / s optical pulse train by the delay fine adjuster 48. The optical pulse signal 41 and the optical pulse signal 45 are superposed in the multiplexer 36 so that one optical pulse of the optical pulse signal 45 can exist just in the middle of the adjacent optical pulses.
[0080]
As apparent from the above description, the clock frequency of the optical pulse signal 37 obtained by superimposing the optical pulse signal 41 and the optical pulse signal 45 is 40 GHz. That is, it can be seen that the optical element integrated module 30 shown in FIG. 2 is a module that has a function of optically MUXing information of two channels and that doubles the clock frequency.
[0081]
<Second Embodiment>
The configuration of the optical element integrated module according to the second embodiment of the present invention and the function of each part will be described. The optical element integrated module according to the second embodiment is a module that has a function of optically MUXing N-channel information and realizes N-times multiplication of the clock frequency. Where N = 2 n Where n is a natural number of 2 or more.
[0082]
In general, in order to construct an optical element integrated module that realizes multiplication by 8 corresponding to the case where n = 3 and N = 8, two optical element integrated modules that realize quadruple multiplication can be used. That is, 2 n To configure an optical element integrated module that realizes (= N) multiplication, 2 n-1 It can be configured by using two optical element integrated modules that realize (= N / 2) multiplication. Therefore, if a method for constructing an optical element integrated module that realizes quadruple multiplication is established, the same method can be used. n-1 (= N / 2) Two optical element integrated modules that realize multiplication are used, and 2 n An optical element integrated module that realizes (= N) multiplication can be configured.
[0083]
In other words, the optical element integrated module according to the second embodiment of the present invention is a congruent 2 n-1 Constructed using two optical element integrated modules that realize multiplication 2 n Since this is a multiplication optical element integrated module, n It can be said that the multiplication optical element integrated module is a module excellent in symmetry. Therefore, there are advantages that the specifications of optical elements used as parts can be unified and that the alignment process in manufacturing can be made common.
[0084]
Moreover, the optical element integrated module which is 2nd Embodiment comprises the optical element integrated module which is 1st Embodiment mentioned above, for example, an optical fiber terminal, a multiplexer, a splitter, and optical modulation A module and a common optical element are used. Even if there are differences related to design matters such as the focal length of the lens built into the optical fiber terminal, the basic configuration is the same. Omitted.
[0085]
With reference to FIG. 4, a description will be given of an optical element integrated module that has a function of optically MUXing information on four channels and realizes quadruple multiplication of a clock frequency. That is, it is an optical element integrated module corresponding to the case where n = 2 and N = 4. In the case where N = 4 (n = 2), that is, when a module that realizes four times the clock frequency having the function of optically MUXing information on four channels can be realized, n is 3 or more. That is, 2 n (= N) 2 of the clock frequency having the function of optically MUXing channel information n (= N) The optical element integrated module realizing the multiplication is 2 n-1 (= N / 2) Two optical element integrated modules that achieve multiplication can be used in the same manner.
[0086]
The optical element integrated module that realizes quadruple multiplication of the clock frequency according to the second embodiment of the present invention is the case 100 (the optical element integrated module even when referring to the optical element integrated module itself of the second embodiment). The optical fiber terminal 102 for receiving the optical pulse train and the optical fiber terminal 154 for outputting the optical pulse signal in which the information on the four channels is optically MUXed are configured. . Further, it is configured to include an EAM module that is an optical modulator, a duplexer, a multiplexer, and a delay fine adjuster.
[0087]
First, it is assumed that the optical element integrated module according to the second embodiment is an optical element integrated module that realizes quadruple clock frequency, which is configured by using two optical element integrated modules that realize double multiplication. explain.
[0088]
The optical element integrated module 180 that realizes the first double is the optical pulse train 111a that propagates the optical pulse train 105a demultiplexed by the fourth demultiplexer 104 through the 21st optical path and the optical pulse train 111b that propagates through the 22nd optical path. A second demultiplexer 110a for demultiplexing into the second optical path, a second multiplexer 110b for multiplexing the optical pulse trains 131a and 131b propagated through the 21st optical path and the 22nd optical path, respectively, and the 21st optical path in the 21st optical path. An optical modulator 130a is provided, and a 22nd optical modulator 130b and a second delay fine adjuster 150 are provided in the 22nd optical path.
[0089]
Further, second reflectors 120a and 120b constituted by mirrors are inserted in the 21st optical path and the 22nd optical path. The second reflector 120a is inserted to change the optical path of the optical pulse signal 131a output from the twenty-first optical modulator 130a in the direction toward the second multiplexer 110b. On the other hand, the second reflector 120b is inserted to change the optical path of the optical pulse signal 111b reflected from the second demultiplexer 110a in the direction toward the twenty-second optical modulator 130b.
[0090]
Here, the reason why the demultiplexer 104 is fourth is to clearly indicate that the demultiplexer is used in an optical element integrated module that realizes quadruple multiplication. The numbers 21 and 22 expressed as the 21st optical path and the 22nd optical path, and the meanings of the 21st and 22nd numerals 21 and 22 in the optical modulator 130a and the optical modulator 130b, respectively, 2 means an optical path or an optical element in the optical element integrated module realizing double multiplication, and 1 and 2 at the first place are codes for identifying two existing optical paths or optical elements.
[0091]
Similarly, the fact that each of the duplexer 110a and the duplexer 110b is set as the second clearly indicates that these are the duplexers and duplexers used in the optical element integrated module that realizes the multiplication by two. Because. That is, when a two-digit numerical value such as the NM is added as the identification number, N in the tenth place means N multiplication, and M in the first place is used for identification within the same optical element integrated module. It means that it is attached for the purpose. Further, when a one-digit numerical value such as Nth is attached as the identification number, N means N multiplication. In the following explanation, this principle will be followed.
[0092]
As described above, the first optical element integrated module 180 that realizes double multiplication has the same configuration as the optical element integrated module that realizes double multiplication according to the first embodiment. Therefore, as already described, the optical element integrated module 180 has the same function as the optical element integrated module that realizes the double multiplication according to the first embodiment, that is, doubles the clock pulse of the optical pulse signal. .
[0093]
In addition, for example, the first optical element integrated module 180 that realizes the multiplication by two is connected to the second demultiplexer 110a, the second multiplexer 110b, the twenty-first optical modulator 130a, the twenty-second optical modulator 130b, and the second. The delay fine adjuster 150 is configured, the second delay fine adjuster 150 and the 21st optical modulator 130a are inserted in the 21st optical path, and the 22nd optical modulator 130b is inserted in the 22nd optical path, The configuration of the above-described optical element integrated module 180 may be modified. The reason why this type of configuration is allowed to be modified is the same reason as described when the configuration and function of the optical element integrated module realizing double multiplication are described.
[0094]
Further, by inserting the second delay fine adjuster 150 in the 21st optical path or the 22nd optical path, the geometric symmetry regarding the arrangement of the optical elements constituting the optical element integrated module that realizes the first double is lost. It is possible to conclude that this is not the case as in the case of the optical element integrated module that realizes the double multiplication according to the first embodiment. In general, the present invention is not limited to the case where the second delay fine adjuster 150 is inserted into the 21st optical path or the 22nd optical path, but the geometrical arrangement relating to the arrangement of the optical elements constituting the optical element integrated module by inserting the delay fine adjuster into the optical path. Symmetry is not compromised.
[0095]
Since it is clear that the above-described modified embodiment is similarly established in the second optical element integrated module 190 that realizes the second multiplication described below, the description thereof will not be repeated.
[0096]
The optical element integrated module 190 that realizes the second multiplication is an optical pulse train 115a that propagates the optical pulse train 105b demultiplexed by the fourth demultiplexer 104 through the 21st optical path and an optical pulse train 115b that propagates through the 22nd optical path. A second demultiplexer 114a for demultiplexing into the first optical path, a second multiplexer 114b for multiplexing the optical pulse trains 141a and 141b propagated through the 21st optical path and the 22nd optical path, respectively, and the 21st optical path in the 21st optical path. An optical modulator 140a is provided, and a 22nd optical modulator 140b and a second delay fine adjuster 160 are provided in the 22nd optical path.
[0097]
Further, second reflectors 124a and 124b constituted by mirrors are inserted in the 21st optical path and the 22nd optical path. The second reflector 124a is inserted to change the optical path of the optical pulse signal 141a output from the twenty-first optical modulator 140a in the direction toward the second multiplexer 114b. On the other hand, the second reflector 124b is inserted to change the optical path of the optical pulse signal 115b transmitted through the second demultiplexer 114a in the direction toward the twenty-second optical modulator 140b.
[0098]
As described above, the optical device integrated module 100 that has the function of optically MUXing information of four channels and that realizes quadruple clock frequency is the first doubler that realizes the first doubler. The device integrated module 180 and the second optical doubler are configured using an optical device integrated module 190 that realizes the second multiplication.
[0099]
The optical pulse train 103 incident on the optical device integrated module 100 through the optical fiber terminal 102 is divided into optical pulse trains 105a and 105b by the fourth demultiplexer 104, and an optical device integrated module 180 that realizes double multiplication, respectively. It is supplied to the optical element integrated module 190 that realizes double multiplication.
[0100]
The optical pulse train 105a is supplied to the optical element integrated module 180 that realizes the first double multiplication, and is an optical pulse signal obtained by combining the optical pulse signal of the first channel and the optical pulse signal of the second channel. The optical pulse signal is output from the optical element integrated module 180 and supplied to the fourth multiplexer 106 via the fourth reflector 108. Here, a path from the fourth demultiplexer 104 to the fourth multiplexer 106 via the optical element integrated module 180 is referred to as a 41st optical path.
[0101]
On the other hand, the optical pulse train 105b is supplied to the optical element integrated module 190 that realizes the second double, and the optical pulse signal multiplied by 2 is obtained by combining the optical pulse signal of the third channel and the optical pulse signal of the fourth channel. A signal is output from the optical element integrated module 190 and supplied to the fourth multiplexer 106 via the fourth delay fine adjuster 170. Here, a path from the fourth demultiplexer 104 to the fourth multiplexer 106 via the optical element integrated module 190 is referred to as a forty-second optical path.
[0102]
In the optical device integrated module 180 as the first doubler, the 21st optical modulator 130a generates the optical pulse signal 131a as the first channel, and the 22nd optical modulator 130b generates the optical pulse signal 131b as the second channel. Is generated. The optical pulse signal 131a of the first channel and the optical pulse signal of the second channel are combined by the second multiplexer 110b, and the optical pulse signals of the first channel and the second channel are optically MUXed and doubled. It is output as a pulse signal 111.
[0103]
On the other hand, in the optical device integrated module 190 as the second doubler, the 21st optical modulator 140a generates the optical pulse signal 141a as the third channel, and the 22nd optical modulator 140b generates the optical pulse as the fourth channel. A signal 141b is generated. The optical pulse signal 141a of the third channel and the optical pulse signal of the fourth channel are combined by the second multiplexer 114b, and the optical pulse signals of the third channel and the fourth channel are optically MUXed and doubled. It is output as a pulse signal 115.
[0104]
The optical pulse signal 115 is added with an optical path length corresponding to an optical path difference that causes a time difference corresponding to ¼ of the pulse interval of the optical pulse train 103 incident on the fourth demultiplexer 104 by the fourth delay fine adjuster 170. Is output as the optical pulse signal 171 and enters the fourth multiplexer 106.
[0105]
The optical pulse signal 171 is added by the fourth delay fine adjuster 170 with an optical path length corresponding to an optical path difference that causes a time difference corresponding to ¼ of the pulse interval of the optical pulse train 103 incident on the fourth demultiplexer 104. Therefore, when the optical pulse signal 111 and the optical pulse signal 171 are combined, one of the optical pulses of the optical pulse signal 171 is inserted just between the positions of adjacent optical pulses of the optical pulse signal 111 on the time axis. Is done.
[0106]
Therefore, in the fourth multiplexer 106, the optical pulse signals 111 of the first channel and the second channel are optically muxed and doubled, and the optical pulse signals of the third channel and the fourth channel are optical signals. The optical pulse signal 171 that has been MUXed and multiplied by 2 is combined, and the optical pulse signals of the first to fourth channels are output as optical pulse signal 107 that has been optically muxed and multiplied by 4 and passed through the optical fiber terminal 154. Output to the outside.
[0107]
With such a configuration, when a quadruple multiplier is configured, it can be configured by combining two doublers. Therefore, if a doubler can be configured, a quadrupler can be configured by combining the doubler as a basic component. That is, it is possible to provide an optical element integrated module for quadruple that can easily perform quadruple while maintaining the technical idea for the configuration of the device that doubles the optical pulse signal.
[0108]
In general, with such a configuration, 2 n (= N) When configuring a multiplier, 2 n-1 (= N / 2) Two multipliers can be combined. Therefore, if a doubler can be configured, by combining the doubler as a basic component, no matter how many n, n (= N) A multiplier can be configured. That is, while maintaining the technical idea for the configuration of the device that doubles the optical pulse signal, it is n An optical element integrated module for multiplication can be provided.
[0109]
Here, in the optical element integrated module 100 that realizes the above-described quadruple multiplication, the following configuration is preferable. That is, a fourth delay fine adjuster 170 is inserted between the second doubler 190 and the fourth multiplexer 106, and the optical path length from the fourth duplexer 104 to the first doubler 180 is The optical path length from the fourth demultiplexer 104 to the second doubler 190 and the optical path length from the first doubler 180 to the fourth multiplexer 106 are configured to be equal. On the other hand, the difference between the optical path length from the first doubler 180 to the fourth multiplexer 106 and the optical path length from the second doubler 190 to the fourth multiplexer 106 becomes the fourth demultiplexer 104. The optical path difference is equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to ¼ of the pulse interval of the incident optical pulse train.
[0110]
Here, the optical path length from the fourth demultiplexer 104 to the first doubler 180 is the intersection of the propagation axis of the optical pulse train and the demultiplexing surface that demultiplexes the light from the fourth demultiplexer 104. It means the optical path length to the intersection of the propagation axis of the optical pulse train and the demultiplexing surface for demultiplexing the light from the second demultiplexer 110a.
[0111]
The optical path length from the fourth demultiplexer 104 to the second doubler 190 is the propagation of the optical pulse train from the intersection of the propagation axis of the optical pulse train and the demultiplexing surface that demultiplexes the light of the fourth demultiplexer 104. It shall mean the optical path length to the intersection of the axis and the demultiplexing surface that demultiplexes the light from the second demultiplexer 114a.
[0112]
The optical path length from the first doubler 180 to the fourth multiplexer 106 is the fourth reflection from the intersection of the propagation axis of the optical pulse signal and the multiplexing surface that combines the light of the second multiplexer 110b. It means the optical path length to the intersection of the propagation axis of the optical pulse signal and the multiplexing surface for multiplexing the light of the fourth multiplexer 106 via the optical device 108.
[0113]
The optical path length from the second doubler 190 to the fourth multiplexer 106 is the fourth delay from the intersection of the propagation axis of the optical pulse signal and the multiplexing surface that combines the light of the second multiplexer 114b. It means the optical path length to the intersection of the propagation axis of the optical pulse signal via the fine adjuster 170 and the multiplexing surface that combines the light of the fourth multiplexer 106.
[0114]
In general, the Nth delay fine adjuster is inserted between the second N / 2 multiplier and the Nth multiplexer, the optical path length from the Nth splitter to the first N / 2 multiplier, The optical path length from the N demultiplexer to the second N / 2 multiplier is configured to be equal to the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer.
[0115]
On the other hand, the difference between the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer and the optical path length from the second N / 2 multiplier to the Nth multiplexer is incident on the Nth duplexer. The optical pulse difference is equal to the optical path difference causing a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train.
[0116]
Further, the Nth delay fine adjuster is inserted between the second N / 2 multiplier and the Nth multiplexer, or inserted between the Nth duplexer and the second N / 2 multiplier. Whether to insert between the Nth demultiplexer and the first N / 2 multiplier or between the first N / 2 multiplier and the Nth multiplexer is a design matter. It is a matter that belongs to the range. Any configuration is essentially equivalent.
[0117]
By comprising in this way, an optical element can be arrange | positioned symmetrically. In other words, since optical elements such as lenses can be shared, parts can be mass-produced, and in the process of manufacturing this optical element integrated module, the alignment work of these optical elements can be shared, simplifying the process. There are advantages you can do.
[0118]
Next, with reference to FIGS. 5A and 5B, the arrangement of electrical connection terminals used for supplying an electrical signal to the optical modulator will be described. In FIG. 5A, an optical modulator 202a is disposed on a surface 204a of a substrate 200a on which an optical element is disposed, and the optical modulator 202a is used to supply an electric signal to the surface 204a of the substrate. This shows a case where the electrical connection terminal 210 is configured such that the axial direction 208a of the electrical connection terminal 210 is parallel. On the other hand, in FIG. 5B, the optical modulator 202b is disposed on the surface 204b of the substrate 200b on which the optical element is disposed, and an electric signal is supplied to the optical modulator 202b with respect to the surface 204b of the substrate. The case where the electrical connection terminal 212 used in the configuration is configured such that the axial direction 208b of the electrical connection terminal 212 is vertical is shown.
[0119]
The electrical connection terminal 210 and the electrical connection terminal 212 are provided to connect the electrical cables 206a and 206b to the optical modulator 202a and the optical modulator 202b, respectively.
[0120]
When the optical element integrated module 30 according to the first embodiment shown in FIG. 2 is configured, the electrical connection terminals used for supplying an electrical signal to the optical modulator are shown in FIGS. Any configuration shown in B) can be used. In FIG. 2, the case where the electrical connection terminals 46a and 46b connected to the light modulation elements 40a and 40b are configured so that the axial direction of the electrical connection terminals is parallel to the substrate surface on which the optical elements are arranged is illustrated. did. In FIG. 2, the electrical connection terminals 46a and 46b are connected to circular portions indicated by broken lines in the light modulation elements 40a and 40b, so that the electrical connection terminals 46a and 46b are connected to the substrate surface on which the optical elements are arranged. It has been shown that the axial direction of 46a and 46b can also be configured to be vertical.
[0121]
However, when the optical element integrated module 100 according to the second embodiment shown in FIG. 4 is configured, the electrical connection terminals used for supplying an electrical signal to the optical modulator are shown in FIG. As shown in the figure, it cannot be configured without using a configuration in which the axial direction of the electrical connection terminal is perpendicular to the surface of the substrate on which the optical element is arranged.
[0122]
As is clear from FIG. 4, since many optical elements are two-dimensionally arranged on the substrate on which the optical elements are arranged, the light modulation that constitutes a part of these optical elements. In order to arrange a cable for supplying an electric signal to the element, it must be arranged so as to cross a part of the optical path. That is, since a part of the optical path and a cable for supplying an electrical signal intersect, a part of the light beam propagating through the optical path is interrupted.
[0123]
Therefore, an optical element integrated module that realizes a high multiplication of four times or more of the clock frequency of the optical pulse signal has an electrical connection terminal with respect to the surface of the substrate on which the optical element is arranged as shown in FIG. It cannot be configured without using a configuration in which the axial direction of the is vertical.
[0124]
In general, when the number of optical elements arranged on a plane is large and the optical path connecting these optical elements is high density, an electric cable for supplying an electric signal to the active optical element among these optical elements is arranged. The axis direction of the electric connection terminal for connecting the electric cable for supplying the electric signal is shifted from the parallel direction with respect to the plane on which the optical element is arranged so that it is as close as possible to the vertical direction. It is preferable to configure.
[0125]
In general, an electric signal supplied to an optical active element such as an optical modulation element is an electric signal modulated at high speed. This electric signal is supplied via a capacitor for cutting the DC component, an electric element such as a coil for supplying the DC component to these optical active elements, an electric amplifier, and the like.
[0126]
Furthermore, if an electric circuit element that generates an electric signal to be supplied to the optical active element is arranged on the same substrate as the optical element is arranged, the electric circuit element is distorted when the electric circuit element is mounted on the board. May occur. Further, when an electric cable is directly connected to an optical active element arranged on the substrate from an electric circuit element arranged on the same substrate, distortion may occur in the electric signal input terminal of the optical active element. . For these reasons, the optical active element malfunctions, or the optical path is affected so that an optical pulse signal cannot be supplied to the optical active element.
[0127]
A method for solving the above-described problem will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows an example of a module having a configuration in which an electric circuit element and an optical active element are connected by a flexible cable. FIG. 6 shows only the parts necessary for explaining the technical idea of connecting an electric circuit element and an optical active element with a flexible cable. The arrangement and the like are simplified.
[0128]
Optical elements are arranged on the optical element arrangement substrate 220, and among these optical elements, electrical connection terminals 230a, 230b, 230c, and 230d are formed on optical active elements that receive an electric signal. On the other hand, on the electric circuit element arrangement substrate 224, electric circuit elements 226a, 226b, 226c and 226d and electric circuit elements 228a, 228b, 228c and 228d are arranged. Here, the electric circuit elements 226a and 228a are connected, the electric circuit elements 226b and 228b are connected, the electric circuit elements 226c and 228c are connected, and the electric circuit elements 226d and 228d are connected to each other. The case where it is connected is shown. The connection between these electric circuit elements is not an essential problem, and it is important that many electric circuit elements are arranged on the same substrate at a high density.
[0129]
As described above, when there are a large number of electric circuit elements and they are connected at a high density and the total weight is large, when the electric circuit elements and the optical elements are arranged and connected on the same substrate, as described above, There is a failure that the device malfunctions or that the optical path is affected and the optical pulse signal cannot be supplied to the optical active device.
[0130]
Therefore, as shown in FIG. 6, using the flexible cables 234a, 234b, 234c and 234d, the electric circuit element 228a and the electric connection terminal 230a, the electric circuit element 228b and the electric connection terminal 230b, and the electric circuit element 228c and the electric circuit element 228c, respectively. The connection terminal 230c and the electric circuit element 228d are connected to the electric connection terminal 230d. With such a configuration, the flexible cables 234a, 234b, 234c, and 234d absorb the stress applied from the electric circuit element to the optical active element, and the strain applied to the optical active element can be reduced.
[0131]
The technical idea regarding the configuration of the optical element integrated module according to the first and second embodiments is that an optical element such as an EAM element, a reflector (mirror), a lens, a multiplexer or a duplexer (half mirror) is used. It is to arrange symmetrically. That is, with reference to an active element such as an EAM element, the distance of the passive element arranged with respect to the active element is equal to the active element, and each passive element is set with reference to a plurality of active elements having the same function. By arranging the passive elements so that the arrangement patterns with respect to the elements are congruent, symmetry is provided in the arrangement of the optical elements.
[0132]
Therefore, the technical idea of the present invention, which is the basis of the first and second embodiments, is not limited to the optical MUX module that realizes N multiplication. It is obvious that the present invention can also be applied to an optical DeMUX module that separates optical pulse signals of channels.
[0133]
In the embodiment of the present invention, an EAM element is used as an optical modulator. However, for example, LiNbO having a function of converting an electric pulse signal into an optical pulse signal. 3 It is clear that even an optical modulator using the above can be used.
[0134]
In the embodiment of the present invention, the optical element integrated module is configured by a so-called spatial coupling method, which is configured by forming an optical path using a lens, a reflector, or the like. An optical element integrated module can be configured. Even when the optical path is composed of an optical fiber, if the doubler, which is a feature of the present invention, can be configured, the doubler can be combined as a basic component so that no matter how many n 2 n While maintaining the technical idea for the configuration of the device for multiplying the optical pulse signal by 2 that a multiplier can be configured, n Can be multiplied 2 n Needless to say, an optical element integrated module for multiplication can be provided.
[0135]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical element integrated module of the present invention, 2 n (= N) When configuring a multiplier, 2 n-1 (= N / 2) Two multipliers can be combined. Therefore, if a doubler can be configured, by combining the doubler as a basic component, no matter how many n, n A multiplier can be configured. That is, while maintaining the technical idea for the configuration of the device that doubles the optical pulse signal, it is n (= N) can be multiplied 2 n There is a design advantage that an optical element integrated module for multiplication can be provided.
[0136]
Even when a device that performs multiplication of four or more times is configured, the configuration is not complicated. Further, with this configuration, the optical elements can be arranged symmetrically. In other words, since optical elements such as lenses can be shared, parts can be mass-produced, and in the process of manufacturing this optical element integrated module, the alignment work of these optical elements can be shared, simplifying the process. There are advantages you can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an EAM module.
FIG. 2 is a configuration diagram of an optical element integrated module according to the first embodiment.
FIGS. 3A and 3B are diagrams for explaining an image forming system using a lens installed between an optical fiber end and an incident end of an optical waveguide of an EAM element. FIGS.
FIG. 4 is a configuration diagram of an optical element integrated module according to a second embodiment.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the arrangement of electrical connection terminals for supplying an electrical signal to the optical modulator. FIGS.
FIG. 6 is a diagram for explaining an example in which an electric circuit element and an optical active element are connected by a flexible cable.
[Explanation of symbols]
10: EAM module housing
12a, 12b: Lens
16: Electrical resistance
18: DC power supply
20: EAM element
22, 42a, 42b: Electric pulse signal supply device
26: Electrical connector
28a, 28b: windows
30, 100: Case of optical element integrated module
32a, 32b, 52a, 52b, 102, 154: optical fiber terminals
34: duplexer
36: Multiplexer
38a: first reflector
38b: second reflector
40a, 40b, 54a, 54b: EAM module
46a, 46b: V connector
48: Delay fine adjuster
50a, 50b: optical fiber
56a, 56b: optical fiber ends
58a, 58b, 60a, 60b :: Lens
62a, 62b: EAM element
64a, 64b: incident end of the optical waveguide of the EAM element
66a, 66b: Optical waveguide of EAM element
104: Fourth duplexer
106: Fourth multiplexer
108: Fourth reflector
110a, 114a: second duplexer
110b, 114b: second multiplexer
120a, 120b, 124a, 124b: second reflector
130a, 140a, 21st optical modulator
130b, 140b: 22nd optical modulator
150, 160: second delay fine adjuster
170: Fourth delay fine adjuster
180, 190: Optical element integrated module
200a, 200b: substrates on which optical elements are arranged
202a, 202b: optical modulator
206a, 206b: Electric cable
210, 212: Electrical connection terminals
220: Optical element placement substrate
224: Electric circuit element placement substrate
226a, 226b, 226c, 226d, 228a, 228b, 228c, 228d: electric circuit elements
230a, 230b, 230c, 230d: Electrical connection terminals
234a, 234b, 234c, 234d: Flexible cable

Claims (8)

光パルス列を、第1光路を伝播する光パルス列と第2光路を伝播する光パルス列とに分波する分波器と、
該第1光路と該第2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する合波器と、
該第1光路中に設けられた第1光変調器と、
該第2光路中にそれぞれ設けられた第2光変調器及び遅延微調器と
を具えることを特徴とする光素子集積モジュール。
A demultiplexer for demultiplexing the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the first optical path and an optical pulse train propagating through the second optical path;
A multiplexer for multiplexing the optical pulse trains respectively propagated in the first optical path and the second optical path;
A first optical modulator provided in the first optical path;
An optical element integrated module comprising a second optical modulator and a delay fine adjuster respectively provided in the second optical path.
請求項1に記載の光素子集積モジュールにおいて、
前記分波器から前記第1光変調器までの光路長と、前記分波器から前記第2光変調器までの光路長と、前記第1光変調器から前記合波器までの光路長とが等しく、かつ前記第1光変調器から前記合波器までの光路長と前記第2光変調器から前記合波器までの光路長との差が、前記分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しいことを特徴とする光素子集積モジュール。
The optical element integrated module according to claim 1,
An optical path length from the duplexer to the first optical modulator, an optical path length from the duplexer to the second optical modulator, and an optical path length from the first optical modulator to the multiplexer. And the difference between the optical path length from the first optical modulator to the multiplexer and the optical path length from the second optical modulator to the multiplexer is an optical pulse train incident on the duplexer. An optical element integrated module characterized by being equal to an optical path difference causing a time difference corresponding to half of a pulse interval.
光パルス列を、第1光路を伝播する光パルス列と第2光路を伝播する光パルス列とに分波する分波器と、
該第1光路と該第2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する合波器と、
該第1光路中にそれぞれ設けられた遅延微調器及び第1光変調器と、
該第2光路中に設けられた第2光変調器と
を具えることを特徴とする光素子集積モジュール。
A demultiplexer for demultiplexing the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the first optical path and an optical pulse train propagating through the second optical path;
A multiplexer for multiplexing the optical pulse trains respectively propagated in the first optical path and the second optical path;
A delay fine adjuster and a first optical modulator respectively provided in the first optical path;
An optical element integrated module comprising: a second optical modulator provided in the second optical path.
請求項3に記載の光素子集積モジュールにおいて、
前記分波器から前記第2光変調器までの光路長と、前記第1光変調器から前記合波器までの光路長と、前記第2光変調器から前記合波器までの光路長とが等しく、かつ前記分波器から前記第1光変調器までの光路長と前記分波器から前記第2光変調器までの光路長との差が、前記分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の半分に相当する時間差を生じさせる光路差に、等しいことを特徴とする光素子集積モジュール。
In the optical element integrated module according to claim 3,
An optical path length from the duplexer to the second optical modulator, an optical path length from the first optical modulator to the multiplexer, and an optical path length from the second optical modulator to the multiplexer. And the difference between the optical path length from the duplexer to the first optical modulator and the optical path length from the duplexer to the second optical modulator is an optical pulse train incident on the duplexer. An optical element integrated module characterized by being equal to an optical path difference causing a time difference corresponding to half of a pulse interval.
光パルス列を、第N1光路を伝播する光パルス列と第N2光路を伝播する光パルス列とに分波する第N分波器と、
該第N1光路と該第N2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する第N合波器と、
該第N1光路中に設けられた第1のN/2逓倍器と、
該第N2光路中にそれぞれ設けられた第2のN/2逓倍器及び第N遅延微調器と
を具えることを特徴とする光素子集積モジュール。
ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
An Nth demultiplexer for demultiplexing the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the N1 optical path and an optical pulse train propagating through the N2 optical path;
An Nth multiplexer for multiplexing optical pulse trains respectively propagated through the N1 optical path and the N2 optical path;
A first N / 2 multiplier provided in the N1 optical path;
An optical element integrated module comprising a second N / 2 multiplier and an Nth delay fine adjuster respectively provided in the N2 optical path.
Here, N = 2n , and n is a natural number of 2 or more.
請求項5に記載の光素子集積モジュールにおいて、
前記第N分波器から前記第1のN/2逓倍器までの光路長と、前記第N分波器から前記第2のN/2逓倍器までの光路長と、前記第1のN/2逓倍器から前記第N合波器までの光路長とが等しく、かつ前記第1のN/2逓倍器から前記第N合波器までの光路長と前記第2のN/2逓倍器から前記第N合波器までの光路長との差が、前記第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に、等しいことを特徴とする光素子集積モジュール。
ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
The optical element integrated module according to claim 5,
An optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier, an optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier, and the first N / The optical path length from the second multiplier to the Nth multiplexer is equal, and the optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer and from the second N / 2 multiplier The difference from the optical path length to the Nth multiplexer is equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train incident on the Nth demultiplexer. Optical element integrated module.
Here, N = 2n , and n is a natural number of 2 or more.
光パルス列を、第N1光路を伝播する光パルス列と第N2光路を伝播する光パルス列とに分波する第N分波器と、
該第N1光路と該第N2光路とをそれぞれ伝播した光パルス列を合波する第N合波器と、
該第N1光路中にそれぞれ設けられた第N遅延微調器及び第1のN/2逓倍器と、
該第N2光路中に設けられた第2のN/2逓倍器と
を具えることを特徴とする光素子集積モジュール。
ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
An Nth demultiplexer for demultiplexing the optical pulse train into an optical pulse train propagating through the N1 optical path and an optical pulse train propagating through the N2 optical path;
An Nth multiplexer for multiplexing optical pulse trains respectively propagated through the N1 optical path and the N2 optical path;
An Nth delay fine adjuster and a first N / 2 multiplier respectively provided in the N1 optical path;
An optical element integrated module comprising: a second N / 2 multiplier provided in the N2 optical path.
Here, N = 2n , and n is a natural number of 2 or more.
請求項7に記載の光素子集積モジュールにおいて、
前記第N分波器から前記第2のN/2逓倍器までの光路長と、前記第1のN/2逓倍器から前記第N合波器までの光路長と、前記第2のN/2逓倍器から前記第N合波器までの光路長とが等しく、かつ前記第N分波器から第1のN/2逓倍器までの光路長と前記第N分波器からから第2のN/2逓倍器間での光路長との差が、前記第N分波器に入射する光パルス列のパルス間隔の1/Nに相当する時間差を生じさせる光路差に、等しいことを特徴とする光素子集積モジュール。
ここにおいて、N=2 であり、nは2以上の自然数である。
The optical element integrated module according to claim 7,
An optical path length from the Nth demultiplexer to the second N / 2 multiplier, an optical path length from the first N / 2 multiplier to the Nth multiplexer, and the second N / The optical path length from the N doubler to the Nth multiplexer is equal, and the optical path length from the Nth demultiplexer to the first N / 2 multiplier is from the Nth demultiplexer to the second The difference between the optical path lengths between the N / 2 multipliers is equal to the optical path difference that causes a time difference corresponding to 1 / N of the pulse interval of the optical pulse train incident on the Nth demultiplexer. Optical element integrated module.
Here, N = 2n , and n is a natural number of 2 or more.
JP2003179336A 2003-05-06 2003-06-24 Optical element integrated module Expired - Fee Related JP3744921B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003179336A JP3744921B2 (en) 2003-05-06 2003-06-24 Optical element integrated module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003127828 2003-05-06
JP2003179336A JP3744921B2 (en) 2003-05-06 2003-06-24 Optical element integrated module

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005026725A true JP2005026725A (en) 2005-01-27
JP3744921B2 JP3744921B2 (en) 2006-02-15

Family

ID=34196555

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003179336A Expired - Fee Related JP3744921B2 (en) 2003-05-06 2003-06-24 Optical element integrated module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3744921B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005252942A (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Oki Electric Ind Co Ltd Clock signal extraction method and clock signal extraction device
JP2010226404A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Oki Electric Ind Co Ltd Optical signal generator
US7903976B2 (en) 2007-04-20 2011-03-08 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical element integrated module

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005252942A (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Oki Electric Ind Co Ltd Clock signal extraction method and clock signal extraction device
US7903976B2 (en) 2007-04-20 2011-03-08 Oki Electric Industry Co., Ltd. Optical element integrated module
JP2010226404A (en) * 2009-03-24 2010-10-07 Oki Electric Ind Co Ltd Optical signal generator
JP4678443B2 (en) * 2009-03-24 2011-04-27 沖電気工業株式会社 Optical signal generator

Also Published As

Publication number Publication date
JP3744921B2 (en) 2006-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6652161B2 (en) Optical wavelength division multiplexer and/or demultiplexer mounted in a pluggable module
KR102285021B1 (en) Bidirectional optical assembly, optical network unit, optical line terminal, and passive optical network system
US8190025B2 (en) Wavelength selective switch having distinct planes of operation
US10187175B2 (en) Optical multiplexer/demultiplexer and optical transceiver
JP5623675B2 (en) Optical signal multiplexing method and optical multiplexing apparatus
CN106932915A (en) Free Space Optics collimater
WO2019152612A1 (en) Multi-channel optical coupler
JP2002267998A (en) Wavelength dispersion compensation module, optical receiving circuit, and optical communication system
US20060013541A1 (en) Optoelectronic module
CN109932780B (en) Optical wavelength division multiplexer, optical module and optical module
CN114527541A (en) Flexible switch solution based on co-packaged optics
JP3744921B2 (en) Optical element integrated module
TW448324B (en) Liquid crystal matrix add/drop system
Nelson et al. Wavelength division multiplexed optical interconnect using short pulses
TW556010B (en) Wavelength division multiplexer device
US6614963B2 (en) Module for optical signal transmission
CN216052307U (en) Light receiving device
JPH11119177A (en) Light/time multiplex modulation transmitter module
US7194161B1 (en) Wavelength-conserving grating router for intermediate wavelength density
CN112882158A (en) Miniaturized optical assembly capable of realizing wavelength division multiplexing and demultiplexing functions
CN216210037U (en) Dense wavelength division multiplexing module based on LAN-WDM wavelength
JP3938382B2 (en) Optical element integrated module
JP5579818B2 (en) Optical-optical serial-parallel converter for multi-wavelength optical signals
JP3577438B2 (en) Add-drop optical circuit module
JP2003149490A (en) Optical multiplexer and demultiplexer

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050719

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091202

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101202

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees