JP2007086757A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】 半導体レーザの光には発振光以外に波長の異なる微弱な連続ノイズ成分(ここでは自然放出光と呼ぶ)が含まれることが分かった。複数の波長の信号を合波し一本の光ファイバに伝搬させ他端で分波して複数の受光素子で受光する波長多重光通信系において自然放出光が原因でクロストークが起こるということが分かった。このクロストークを解決するのが課題である。
【解決手段】 半導体レーザの後、光ファイバの前の間の光路の中に、自然放出光を反射する自然放出光遮断フィルタを設ける。それによって自然放出光を除去しクロストークを防止する。
【選択図】 図1
Description
LD2+L2+NF2+F2
……
LDj+Lj+NFj+Fj
……
LDm+Lm+NFm+Fm+F0
F2+L2+PD2
…
Fj+Lj+PDj
…
Fm+Lm+PDm
これはΛq以外の波長の自然放出光をすべて反射するように設計してある。だから層の数が多い。BK7ガラスを基板として、一方の面に反射防止膜を、他方の面に自然放出光遮断フィルタを形成している。
図1に実施例1を示す。半導体レーザ(LD)5の出射側光軸の上に、レンズ6、光ファイバ7が設けられる。レンズ6と光ファイバ7の間に半導体レーザ(LD)5の自然放出光をカットする自然放出光遮断フィルタ8が設けられる。半導体レーザ(LD)5の光はレンズ6によって絞られて光ファイバ端面に結像する。半導体レーザ(LD)5は所望の波長Λqの発振光と共に波長の異なる自然放出光Σnを発生する。ところが自然放出光遮断フィルタ8によって自然放出光Σnを遮断するので、残りはレーザ発振光Λqだけになる。発振光だけが光ファイバ7に入射する。レンズと光ファイバの間に自然放出光遮断フィルタを設ける場合は、光線が光軸に対して浅い角度で入射しフィルタ特性が安定化する。
図2に実施例2を示す。半導体レーザ(LD)5の出射側光軸の上に、レンズ6、光ファイバ7が設けられる。半導体レーザ(LD)5とレンズ6の間に半導体レーザ5の自然放出光をカットする自然放出光遮断フィルタ8が設けられる。半導体レーザ(LD)5は所望の波長Λqの発振光と共に波長の異なる自然放出光Σnを発生する。ところが自然放出光遮断フィルタ8によって自然放出光Σnを遮断するので、残りはレーザ発振光Λqだけになる。発振光だけが光ファイバ7に入射する。LDとレンズの間に自然放出光遮断フィルタを設けると一体に気密封止が可能となり、モジュールを小型化することができる。
図3に実施例3を示す。半導体レーザ(LD)5の出射側光軸の上に、レンズ6、自然放出光遮断フィルタ8、光ファイバ7が順に設けられる。フィルタ8が傾いているのは、フィルタ8からの半導体レーザへの反射戻り光をなくすためである。自然放出光遮断フィルタ8によって半導体レーザ(LD)5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断するので、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図4に実施例4を示す。半導体レーザ(LD)5の出射側光軸の上に、自然放出光遮断フィルタ8、レンズ6、光ファイバ7が順に設けられる。フィルタ8が傾いているのは、フィルタ8からの半導体レーザへの反射戻り光をなくすためである。自然放出光遮断フィルタ8によって半導体レーザ(LD)5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断するので、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図5に実施例5を示す。半導体レーザ(LD)5の出射側光軸の上に、レンズ6、光ファイバ7が順に設けられる。それはこれまでの例と同じであるが、半導体レーザ(LD)5の出射面に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。フィルタ8は誘電体多層膜であるから面積は任意である。ここでは小さい面積のフィルタをLD5の出射面に接着してある。そのようにすると自然放出光遮断フィルタ8をホルダ−などに取り付ける治具を省くことができる。作用はこれまでのものと同じである。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断し、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図6に実施例6を示す。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。光ファイバ7の入射面に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。フィルタは光ファイバ7とLD5の間にあればよいので光ファイバ7に貼り付けても同じような効果がある。自然放出光遮断フィルタ8を光ファイバに直接に貼り付けるとホルダ−などに取り付ける治具を省くことができる。作用は同じで、自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断し、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。フィルタが傾いており半導体レーザへの反射戻り光はない。
図7に実施例7を示す。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。レンズ6の出射面側に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。そのようにするとフィルタが平面でなく曲面になるが自然放出光を除去しレーザ発振光だけ通すという作用は変わらない。フィルタは光ファイバ7とLD5の間にあればよいのでレンズ6に貼り付けても同じような効果がある。自然放出光遮断フィルタ8をレンズ6に直接に貼り付けるとホルダ−などに取り付ける治具を省くことができる。作用は同じで、自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断し、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図8に実施例8を示す。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。レンズ6の入射面側に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。作用は同じで、自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断し、レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。自然放出光遮断フィルタ8をレンズ6に直接貼り付けるとホルダ−などに取り付ける治具を省くことができる。
図9に実施例9を示す。これまで述べたものにアイソレータを加えた光学系にも本発明を適用することができる。以下にアイソレータを含む光学系への適用について説明する。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、自然放出光遮断フィルタ8、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。光ファイバ7の入射面にアイソレータ9が貼り付けてある。アイソレータ9はLD5の光が光ファイバに入り光ファイバの他端で反射して戻ってくるがそれがLDに戻るのを防ぐために設けられる。自然放出光遮断フィルタ8がレンズ6と光ファイバ7の間にあり、LD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。LDへの反射戻り光を抑えつつ、光線が光軸に対して浅い角度で入射するため、自然放出光を安定的にフィルタできる。
図10に実施例10を示す。これもアイソレータを持つものである。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。光ファイバ7の入射面に自然放出光遮断フィルタ8とアイソレータ9が貼り付けてある。前例と同じくアイソレータ9は反射戻り光を防ぐためである。自然放出光遮断フィルタ8が光ファイバ7の前面にあり、LD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。この構成ではフィルタ用のホルダ−など取り付け治具を省くことができる。
図11に実施例11を示す。これもアイソレータを持つものである。半導体レーザ(LD)5、レンズ6、光ファイバ7が順に直線状に設けられる。光ファイバ7の入射面にアイソレータ9と自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。前例と同じくアイソレータ9は反射戻り光を防ぐためである。自然放出光遮断フィルタ8が光ファイバ7の前面にあり、LD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。この構成ではフィルタ用のホルダ−など取り付け治具を省くことができる。
図12に実施例12を示す。半導体レーザ(LD)5の光軸線の延長上に、レンズ6、フィルタ8、アイソレータ9、光ファイバ7が順に設けられる。レンズ6とアイソレータ9の間に自然放出光遮断フィルタ8が設けてある。自然放出光遮断フィルタ8がアイソレータ9、光ファイバ7の前方にあり、LD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図13に実施例13を示す。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、レンズ6、フィルタ8付きアイソレータ9、光ファイバ7が順に設けられる。アイソレータ9の前面に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。この構成ではフィルタ用のホルダ−など取り付け治具を省くことができる。
図14に実施例14を示す。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、レンズ6、フィルタ8付きアイソレータ9、光ファイバ7が順に設けられる。アイソレータ9の後面に自然放出光遮断フィルタ8が貼り付けてある。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。 この構成ではフィルタ用のホルダ−など取り付け治具を省くことができる。
図15に実施例15を示す。実施例15〜18は、一本の光ファイバの中を双方向に信号を送る送受信モジュール(LD/PD)へ適用した例である。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、レンズ6、アイソレータ9、自然放出光遮断フィルタ8、45度の傾斜波長選択フィルタ4、光ファイバ7が順に設けられる。波長選択フィルタ4に関しLD5、レンズ6と対称の方向にPD25、レンズ26が設けられる。ノイズ波長遮断フィルタ28がレンズ26と波長選択フィルタ4の間に設けられる。光ファイバ7を通ってきた受信光は波長選択フィルタ4によって反射され90度光路を曲げてノイズ波長遮断フィルタ28を通り、レンズ26によって絞られてPD25に入る。この構成では光線が光軸に対して浅い角度で入射しフィルタ特性が安定化するので、自然放出光を安定してフィルタした一心送受信モジュールを実現できる。
傾斜波長選択フィルタ4の半導体レーザ(LD)5に近い側の面に形成してもよい。
図16に実施例16を示す。これも一本の光ファイバの中を双方向に信号を送る送受信モジュール(LD/PD)へ適用した例である。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、自然放出光遮断フィルタ8、レンズ6、アイソレータ9、45度の傾斜波長選択フィルタ4、光ファイバ7が順に設けられる。波長選択フィルタ4に関しLD5、レンズ6と対称の方向にノイズ波長遮断フィルタ28、PD25、レンズ26が設けられる。光ファイバ7を通ってきた受信光は波長選択フィルタ4によって反射され90度光路を曲げてノイズ波長遮断フィルタ28を通り、レンズ26によって絞られてPD25に入る。PD側のノイズ波長遮断フィルタ28は、受信光の波長だけを通すフィルタである。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。この構成ではLDと自然放出光遮断フィルタとレンズが一体に気密封止が可能となり、モジュールを小型化できる。なおアイソレータは省くこともできる。なお、自然放出光遮断フィルタ8をレンズ6の面に形成してもよい。
図17に実施例17を示す。これも一本の光ファイバの中を双方向に信号を送る送受信モジュール(LD/PD)へ適用した例である。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、レンズ6、アイソレータ9、45度の傾斜波長選択フィルタ4、自然放出光遮断フィルタ8、光ファイバ7が順に設けられる。波長選択フィルタ4に関しLD5、レンズ6と対称の方向にノイズ波長遮断フィルタ28、PD25、レンズ26が設けられる。この例では、自然放出光遮断フィルタ8は半導体レーザの発振光Λqと受信光を透過することができるものとなっている。光ファイバ7を通ってきた受信光は波長選択フィルタ4によって反射され90度光路を曲げてノイズ波長遮断フィルタ28を通り、レンズ26によって絞られてPD25に入る。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
なおアイソレータは省くこともできる。この構成では光線が光軸に対して浅い角度で入射しフィルタ特性が安定化するので、自然放出光を安定してフィルタした一心送受信モジュールを実現できる。
図18に実施例18を示す。これは二つのPDと一つのLDを用いる3ポート型のモジュールである。半導体レーザ(LD)5の光軸の延長上に、自然放出光遮断フィルタ8、レンズ6、45度の傾斜波長選択フィルタ64、反対向き45度の傾斜波長選択フィルタ4、光ファイバ7が順に設けられる。波長選択フィルタ4に関しLD5、レンズ6と対称の方向にPD25、レンズ26、フィルタ28が設けられる。波長選択フィルタ64に関しLD5、レンズ6と対称の方向にPD65、レンズ66、フィルタ68が設けられる。光ファイバ7を伝播してきたある波長の受信光は波長選択フィルタ4で反射されてフィルタ28を通りレンズ26で集光されてPD25にはいる。光ファイバ7を伝播してきた別の波長の受信光は波長選択フィルタ64で反射されてノイズ波長遮断フィルタ68を通りレンズ66で集光されてPD65にはいる。LD5の光は自然放出光遮断フィルタ8で自然放出光が除去される。さらにレンズ6で絞られ45度傾斜波長選択フィルタ64、反対向き45度傾斜波長選択フィルタ4を通り光ファイバ7に入る。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
図30に実施例20を示す。これも二つのPDと一つのLDを用いる3ポート型のモジュールである。半導体レーザ(LD)5の軸線の延長上に、レンズ6、自然放出光遮断フィルタ8を貼り付けたアイソレータ9、45度の傾斜波長選択フィルタ64、反対向き45度の傾斜波長選択フィルタ4、光ファイバ7が順に設けられる。波長選択フィルタ4に関しLD5、レンズ6と対称の方向にPD25、レンズ26、ノイズ波長遮断フィルタ28が設けられる。波長選択フィルタ64に関しLD5、レンズ6と対称の方向にPD65、レンズ66、フィルタ68が設けられる。光ファイバ7を伝播してきたある波長の受信光は波長選択フィルタ4で反射されてノイズ波長遮断フィルタ28を通りレンズ26で集光されてPD25に入る。光ファイバ7を伝播してきた別の波長の受信光は波長選択フィルタ64で反射されてフィルタ68を通りレンズ66で集光されてPD65に入射する。LD5の光はレンズ6で絞られ自然放出光遮断フィルタ8で自然放出光を除去される。アイソレータ9、45度傾斜波長選択フィルタ64、反対向き45度傾斜波長選択フィルタ4を通り光ファイバ7に入る。自然放出光遮断フィルタ8がLD5の光に含まれていた自然放出光Σnを遮断する。レーザ発振光Λqだけが光ファイバ7に入射する。
上記において、本発明の実施の形態および実施例について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態および実施例は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
5LD
6レンズ
7光ファイバ
8自然放出光遮断フィルタ
9アイソレータ
25PD
26レンズ
28ノイズ波長遮断フィルタ
29レンズ
38光ファイバ
39合波器
40光ファイバ
42分波器
43光ファイバ
44光ファイバ
45光ファイバ
48光ファイバ
49合波器
50光ファイバ
54光ファイバ
64波長選択フィルタ
65PD
66レンズ
68ノイズ波長遮断フィルタ
Λqレーザ発振光
Σn自然放出光
ΛA LDa、LD1の発振光の波長
ΛB LDb、LD2の発振光の波長
LDa、LDb、LDe 半導体レーザ
PDa、PDc、PDd、PD1、PD2 フォトダイオード
Claims (16)
- レーザ発振光Λqと自然放出光Σnを放出する半導体レーザと、半導体レーザの光を導く光ファイバと、半導体レーザの光を光ファイバに集光するレンズと、半導体レーザと光ファイバの間に設けられ半導体レーザのレーザ発振光Λqを透過させ自然放出光Σnを遮断する自然放出光遮断フィルタとを含むことを特徴とする光モジュール。
- レーザ発振光Λqと自然放出光Σnを放出する半導体レーザと、半導体レーザの光を導く光ファイバを接続できるコネクタと、半導体レーザの光を光ファイバを接続できるコネクタに集光するレンズと、半導体レーザと光ファイバを接続できるコネクタの間に設けられ半導体レーザのレーザ発振光Λqを透過させ自然放出光Σnを遮断する自然放出光遮断フィルタとを含むことを特徴とする光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが、前記レンズと前記光ファイバの間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが、前記レンズと前記コネクタの間に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが、前記半導体レーザと前記レンズの間に設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが、前記半導体レーザ(LD)と前記光ファイバを結ぶ光軸に対して直角でなく傾いて設けられていることを特徴とする請求項3又は5の何れかに記載の光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが、前記半導体レーザ(LD)と前記コネクタを結ぶ光軸に対して直角でなく傾いて設けられていることを特徴とする請求項4又は5の何れかに記載の光モジュール。
- 自然放出光遮断フィルタが前記レンズのレンズ面に貼り付けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光モジュール。
- 送信光を発光する半導体レ−ザと、半導体レーザの光を導く光ファイバを接続できるコネクタと、半導体レ−ザの光を光ファイバに集光する送信用レンズと、受信光を受信するフォトダイオードと、受信光をフォトダイオードに集光する受信用レンズと、送信光の光路上におかれた、光を波長によって分離する波長選択フィルタと、受信光の光路上におかれた、光を波長によって分離するノイズ波長遮断フィルタとからなる光モジュールにおいて、前記半導体レ−ザと前記コネクタ間にレ−ザ発振光を透過させ自然放出光を遮断する自然放出光遮断フィルタを備えることを特徴とする光モジュール。
- 送信光を発光する半導体レ−ザと、半導体レーザの光を導く光ファイバと、半導体レ−ザの光を光ファイバに集光する送信用レンズと、受信光を受信するフォトダイオードと、受信光をフォトダイオードに集光する受信用レンズと、送信光の光路上におかれた、光を波長によって分離する波長選択フィルタと、受信光の光路上におかれた、光を波長によって分離するノイズ波長遮断フィルタとからなる光モジュールにおいて、前記半導体レ−ザと前記光ファイバ間にレ−ザ発振光を透過させ自然放出光を遮断する自然放出光遮断フィルタを備えることを特徴とする光モジュール。
- 前記受信用レンズ、前記フォトダイオード、および前記波長選択フィルタ、およびノイズ波長遮断フィルタをそれぞれさらに1つ以上含むことを特徴とする請求項9または10に記載の光モジュール。
- 前記自然放出光遮断フィルタが前記送信用レンズと前記送信光の光路上におかれた波長選択フィルタの間に設けられていることを特徴とする請求項9または10に記載の光モジュール。
- 前記自然放出光遮断フィルタが、前記半導体レーザ、前記波長選択フィルタ、前記コネクタを結ぶ光軸に対して直角でなく傾斜していることを特徴とする請求項9に記載の光モジュール。
- 前記自然放出光遮断フィルタが、前記半導体レーザ、前記波長選択フィルタ、前記光ファイバを結ぶ光軸に対して直角でなく傾斜していることを特徴とする請求項10に記載の光モジュール。
- 前記波長選択フィルタの半導体レーザに近い側の面に自然放出光遮断フィルタを形成したことを特徴とする請求項9または10に記載の光モジュール。
- 前記送信用レンズのレンズ面に自然放出光遮断フィルタを形成したことを特徴とする請求項9または10に記載の光モジュール。
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