JP2008235376A - Soaアレイ光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】8チャネルのSOA内導波路36を有するSOAアレイ37の出力側において(入力側も同様)各SOA内導波路36からのビームは中心軸47がSOAアレイ37の端面の垂線46に対して22.3度斜めになって出射される。この22.3度斜めに出射するSOAアレイ37からの出射ビームの中心軸47と、第1レンズアレイ39の各チャネルのレンズ凸部38の光軸及び第2レンズアレイ43の各チャネルのレンズ凸部42の光軸とが、同一になるように、SOAアレイ37に対して第1及び第2レンズアレイ39及び43が配置される。第1及び第2レンズアレイ39及び43のレンズ凸部38及び42の反対側面はSOA内導波路36の出射ビームの中心軸47に対してほぼ垂直になるように段差が設けられている。
【選択図】図3
Description
例えば、高速大容量のWDM(Wavelength Division Multiplex:波長の異なる光を多重して1本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送する波長多重伝送方式)の開発が進んでいる。
そして、そのような光通信ネットワークを構築する技術として、光パケットスイッチング技術が注目されている。
これに対して、半導体光増幅型ゲートスイッチは、半導体アンプへの駆動電流により利得を変化させるスイッチであり、光をオン・オフする光ゲートとしての機能だけでなく、増幅機能も持ち合わせている(ゲートのオン時に光が増幅されて出力される)。このため、光信号の損失が小さく高速にスイッチングする光素子として現在注目されている。
図7(a) に示す単レンズを用いた単チャンネルSOAモジュールは、矢印a出示す入射
側に配置された単チャネル光ファイバ1aと、矢印bで示す出射側に配置された単チャネル光ファイバ1bとの中間に、SOA2が配置されている。
そして、チップ内の光導波路の屈折率と空間の屈折率との関係により、チップ端面の垂直線(破線)に対して例えば22.3度の方向に、一点鎖線で示すように光信号が第1レンズ3bに出射されるようにして、反射戻り光を抑制する構成をとっている。
しかし、傾き角度θによる光出射端面の反射の低減が−20〜−30dB程度では不十分であるから、通常、チップ端面にAR(Anti Reflection)コートを施している。
で、図7(a) に示すような第1レンズ3a、3bや第2レンズ4a、4bを省略することができる。
先球レンズファイバを用いたアレイ化された光結合構造については、半導体光増幅器(SOA)とファイバグレーティングによる外部共振器とを組み合わせ、ファイバグレーティングの先端を球状として、半導体光増幅器の低反射膜を形成した光出射側とを光結合するように構成し、更にこれをアレイ状に構成することが知られている(例えば、特許文献1参照)。但し、この特許文献1には気密封止については開示がない。
このように、光ファイバアレイのピッチと、半導体素子アレイのピッチが同一であるから、これらと同一ピッチのレンズアレイさえあれば、半導体素子アレイと光ファイバアレイのレンズアレイを介した光結合による複数チャネルの光ゲートスイッチを一括で形成する構成は容易に構築できると思われた。
は、一般的に透明基板上に凸形状を多数形成したものが用いられる。
図10は、従来よく知られているLDからなる半導体素子アレイと光ファイバアレイとの間にレンズアレイを配して構成された光結合構成の例を模式的に示す図である。尚、LDは光源である。
レンズアレイ13は、凸レンズ15の形成面をLDアレイ11に向けて、LDアレイ11の射出側端面に平行に配置されている。
LDアレイ11の各素子の光導波路16から、LDアレイ11の射出側端面に垂直の光軸19に沿って射出される光信号17は、レンズアレイ13の凸レンズ15に対しレンズ光軸に沿って入射し、レンズアレイ13を透過しながら収束され、レンズアレイ13の裏面を抜けて光ファイバアレイ12の各光ファイバ18に、光ファイバ18の光軸に沿って入射する。
光信号をオン・オフするゲートスイッチには、主として電界吸収型ゲートスイッチと、半導体光増幅型ゲートスイッチがあるが、電界吸収型ゲートスイッチは透過状態でも損失が大きいといった欠点があることは前述した。
上記レンズアレイは、例えば、裏面に、上記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸に対してほぼ垂直になるように段差が設けられているように構成される。
図1に示すように、このSOAアレイ光モジュール20の主要部は、SOAアレイ21、第1レンズアレイ22、気密窓23、第2レンズアレイ24、光ファイバアレイ25から成る。
導波路26から出射されるビームの光軸28は、SOAアレイ21の端面の垂線27に対して22.3度斜めに出射する。
気密窓23対し、第1レンズアレイ22と対称的に配置されている第2レンズアレイ24の各チャネルを構成する各レンズ凸部30からの出射光もレンズ凸部30から斜めに出射されて、光ファイバアレイ25の各チャネルを構成する各光ファイバ31に斜めに入射する。
このSOAアレイ光モジュール35は、8チャネルのSOA内導波路36を有するSOAアレイ37、8チャネルのレンズ凸部38を有する第1レンズアレイ39、8チャネルの光信号を一括透過させる気密窓41、8チャネルのレンズ凸部42を有する第2レンズアレイ43、及び8チャネルの光ファイバ44を有する光ファイバアレイ45を備えている。
その直線方向(ここでは気密窓41における屈折は無視するものとする)に、第2レンズアレイ43の裏面に形成された各レンズ凸部42に対応する段差部が来るように第2レンズアレイ43が配置されている。
図4は、実施例2の変形例としてのレンズアレイを用いたSOAアレイ光モジュールの主要部の構成を模式的に示す図である。尚、図4には、図3と同一の構成部分には図3と同一の番号を付与して示している。また、本例のSOAアレイ光モジュール50は、図3の場合に対して、第1と第2レンズアレイの構成のみが異なる。
レイ52の光信号入力側断面52における垂線)に対し、22.3度斜め下方に向くビームとなって第2レンズアレイ52に入射する。
図5には、横に本発明の「レンズアレイを用いた実施例2とその変形例」、同じく「レンズアレイを用いた試作例」(実施例1)、「単チャネルレンズを用いた従来技術1」(図7(a) )、及び「先球レンズファイバを用いた従来技術2」(図7(b) )を示し、縦に特徴となる「構成」、「結合損失」、及び「モジュールの気密封止の容易性」を示している。
同図に示すように、「レンズアレイを用いた実施例2とその変形例」の構成は、実施例2及びその変形例の説明でも述べたように、SOAアレイからの光をレンズアレイのレンズ凸部に対して垂直に入射する構成である。
った。但し、モジュールの気密封止の容易性については、第1と第2レンズアレイの間に気密窓を設けることができるので一般的な封止方法を用いることができ、評価は「○」であった。
この構成における結合損失は3dBであって、評価は「○」であった。また、モジュールの気密封止の容易性についても、第1と第2レンズアレイの間に気密窓を設けることができるので一般的な封止方法を用いることができ、評価は「○」であった。
これを調べたところ、この構成における結合損失は3dBであったが、複数チャネルについて調べるとチャネル化にバラツキがあり、評価は「△」であった。
図6に示すSOAアレイ光モジュール55は、矢印gで示すように光ファイバアレイ56から入射される光信号は、入射側第2レンズアレイ57、入射側気密窓58、入射側第1レンズアレイ59を介して、SOAアレイ60に入射する。
そして、その出射側第2レンズアレイ63のレンズ凸部42(図3又は図4参照)に対応する位置に、光ファイバアレイ64が、ブファイバ整列用溝基板68とファイバ押さえ材69により位置決めされて配設されている。
1が封入されている。また、パッケージ65の一方の側壁(図では上方の側壁)には、ストリップライン基板72から成るセラミック端子が、パッケージ65の内外に貫通して取り付けられている。
パッケージ65内において、ストリップライン基板72の7本のストリップライン73は、7本のうちの左端部のストリップライン73は、ピッチ変換用ストリップライン基板75のグランドに接続されている。次の4本のストリップライン73は、ピッチ変換用ストリップライン基板75の4本のピッチ変換用ストリップライン76にそれぞれ接続されている。
そして、ピッチ変換用ストリップライン76のピッチ変換された4本の端子部は、SOAユニット子66内に配設されているストリップライン基板72とそれぞれ接続されている。
2 SOA
3a、3b 第1レンズ
4a、4b 第2レンズ
5a、5b 気密窓
6 出射光
7 軸
8a、8b ARコート多層膜
9a、9b 単チャネル先球レンズファイバ
11 LDアレイ
12 ファイバアレイ
13 レンズアレイ
14 基板
15 凸レンズ
16 光導波路
17 光信号
18 ファイバ
19 光軸
20 SOAアレイ光モジュール
21 SOAアレイ
21a 光信号入力側端面
21b 光信号出力側端面
22 第1レンズアレイ
22a 光信号入力側端面
22b 光信号出力側端面
23 気密窓
23a 光信号入力側端面
23b 光信号出力側端面
24 第2レンズアレイ
24a 光信号入力側端面
24b 光信号出力側端面
25 光ファイバアレイ
25a 光信号入力側端面
26 SOA内導波路
27 端面垂線
28 ビーム光軸
29 レンズ凸部
30 レンズ凸部
31 光ファイバ
32 導波路軸
33、34 ビームスポット
35 SOAアレイ光モジュール
36 SOA内導波路
37 SOAアレイ
37a 光信号入力側端面
37b 光信号出力側端面
38 レンズ凸部
39 第1レンズアレイ
39a 光信号入力側端面
39b 光信号出力側端面
41 気密窓
41a 光信号入力側端面
41b 光信号出力側端面
42 レンズ凸部
43 第2レンズアレイ
43a 光信号入力側端面
43b 光信号出力側端面
44 SOA内導波路
45 光ファイバアレイ
45a 光信号入力側端面
46 SOAアレイ端面垂線
47 SOA内導波路出射ビーム中心軸
48 光ファイバアレイ光信号入力側端面垂線
49 光ファイバ中心軸
50 SOAアレイ光モジュール
51 第1レンズアレイ
51a 光信号入力側端面
51b 光信号出力側端面
52 第2レンズアレイ
52a 光信号入力側端面
52b 光信号出力側端面
53、54 レンズ光軸
55 SOAアレイ光モジュール
56 光ファイバアレイ
57 入射側第2レンズアレイ
58 入射側気密窓
59 入射側第1レンズアレイ
60 SOAアレイ
61 出射側第1レンズアレイ
62 出射側気密窓
63 出射側第2レンズアレイ
64 光ファイバアレイ
65 パッケージ
66 SOAユニット子
67 溶接用固定スリーブ
68 ブファイバ整列用溝基板
69 ファイバ押さえ材
71 窒素ガス
72 ストリップライン基板
73 ストリップライン
74 電極ピン
75 ピッチ変換用ストリップライン基板
76 ピッチ変換用ストリップライン
77 SOAキャリア
Claims (7)
- SOA(semiconductor optical amplifier)アレイと光ファイバアレイを光結合するレンズアレイを用いたSOAアレイ光モジュールであって、
前記レンズアレイの各チャネルのレンズ光軸を、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸と同一になるように配置する、
ことを特徴とするSOAアレイ光モジュール。 - 前記レンズアレイは、裏面に、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸に対してほぼ垂直になるように段差が設けられている、ことを特徴とする請求項1記載のSOAアレイ光モジュール。
- 前記レンズアレイの各チャネルのレンズ光軸を、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸と同一又は平行になるように配置する、
ことを特徴とするSOAアレイ光モジュール。 - 前記レンズアレイは、第1と第2のレンズアレイに分かれ、前記SOAアレイと前記光ファイバアレイとの間において、前記第1のレンズアレイは前記SOAアレイ側に配置され、前記第1のレンズアレイは前記光ファイバアレイ側に配置され、
前記第1のレンズアレイの各チャネルのレンズ光軸は、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸と同一になるように配置され、
前記第2のレンズアレイの各チャネルのレンズ光軸は、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸と平行になるように配置される、
ことを特徴とする請求項3記載のSOAアレイ光モジュール。 - 前記第1と第2のレンズアレイは、裏面が、前記SOAアレイの各チャネルの出射ビームの中心軸に対して同一の角度になるように平面に形成されている、ことを特徴とする請求項4記載のSOAアレイ光モジュール。
- 前記レンズアレイは、低融点ガラスを型押し成形して形成される、ことを特徴とする請求項1又は3記載のSOAアレイ光モジュール。
- 前記レンズアレイは、プラスチックを型押し成形して形成される、ことを特徴とする請求項1又は3記載のレンズアレイを用いたSOAアレイ光モジュール。
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