JP2008242364A - Optical module - Google Patents

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Kazutoshi Kato
和利 加藤
Nobuhiro Nunotani
伸浩 布谷
Akira Oki
明 大木
Seiji Fukushima
誠治 福島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive and stable optical module by attenuating light intensity with temperature using a general optical component. <P>SOLUTION: The optical module comprises an optical element 1 which varies in transmission loss at a certain wavelength with temperature, and a temperature control element 2 which varies the temperature of a body in proximity with the level of a current to be supplied, and the temperature control element 2 varies the temperature of the optical element 1 to vary the intensity of light transmitted through the optical element 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は光モジュールに関し、具体的には入射光の強度を最適な大きさにして受光する受光用光モジュールに適用して好適なものである。   The present invention relates to an optical module, and more specifically, is suitable for application to a light receiving optical module that receives incident light having an optimum intensity.

光通信等の分野においては、送信機から光ファイバを媒体として送信された光信号の受信機として受光素子が用いられる。受光素子としては、pinフォトダイオード(pinPD)やアバランシェフォトダイオード(APD)が一般的である。pinPDは照射されたフォトンを電流に変換することで光信号を電気信号に変える機能を持つものである。一方、APDは変換された電流をさらに増倍することでpinPDよりも大きな電気信号を得るものである。一般的な光通信では、各拠点どうしを光ファイバで結び、これらの光ファイバの両端に送信機と受信機を接続して光信号の伝播を行う。   In the field of optical communication or the like, a light receiving element is used as a receiver of an optical signal transmitted from a transmitter using an optical fiber as a medium. As a light receiving element, a pin photodiode (pinPD) and an avalanche photodiode (APD) are generally used. The pin PD has a function of converting an optical signal into an electric signal by converting irradiated photons into an electric current. On the other hand, the APD obtains an electric signal larger than that of the pin PD by further multiplying the converted current. In general optical communication, each base is connected with an optical fiber, and a transmitter and a receiver are connected to both ends of these optical fibers to propagate an optical signal.

ところで、一般的な光ファイバを伝播する光信号は1kmあたり0.3dB程度の強度の損失を被る。送信機および受信機は通常同じ種類のものを用いるため、互いの距離が短い拠点どうしの通信では、光ファイバが短いため光信号の強度の損失が小さく、受信機に到達する光信号の強度は大きく、また互いの距離が長い拠点どうしの通信では、光ファイバが長いため光信号の強度の損失が大きく、受信機に到達する光信号の強度は小さい。   By the way, an optical signal propagating through a general optical fiber suffers a loss of about 0.3 dB per 1 km. Since transmitters and receivers are usually of the same type, the communication between bases with a short distance from each other has a small optical fiber loss due to the short optical fiber, and the intensity of the optical signal reaching the receiver is small. In communication between bases that are large and have a long distance from each other, the loss of the intensity of the optical signal is large because the optical fiber is long, and the intensity of the optical signal reaching the receiver is small.

例えば拠点間の距離が10kmの場合、光ファイバを伝播することにより光信号は0.3×10=3dBの損失を受ける。送信機からの光信号強度は通常+3dB程度であるから、受信機に入射する光信号の強度は3−3=0dBmとなる。一方、例えば拠点間の距離が80kmの場合、光ファイバを伝播することにより光信号は0.3×80=24dBの損失を受ける。この場合、受信機に入射する光信号の強度は3−24=−21dBmとなる。   For example, when the distance between the bases is 10 km, the optical signal undergoes a loss of 0.3 × 10 = 3 dB by propagating through the optical fiber. Since the optical signal intensity from the transmitter is normally about +3 dB, the intensity of the optical signal incident on the receiver is 3-3 = 0 dBm. On the other hand, for example, when the distance between the bases is 80 km, the optical signal undergoes a loss of 0.3 × 80 = 24 dB by propagating through the optical fiber. In this case, the intensity of the optical signal incident on the receiver is 3-24 = -21 dBm.

受信機において光を受光するpinPDやAPDは小さい強度の光信号を効率よく、または増幅して電気信号に変換することに特長を発揮するものであるが、逆に強い光信号の場合には、電気信号強度の飽和現象が生じ信号が歪んだり、更には電流が定格値を超えるために発生したジュール熱によってpinPDやAPDが破壊される。特にAPDの受光強度の定格値は0dBm前後であるため、伝播距離が短い拠点間の通信では受信機に入射される光信号の強度を減衰させる必要がある。   A pin PD or APD that receives light in a receiver exhibits a feature in efficiently converting a low-intensity optical signal or converting it into an electrical signal, but conversely, in the case of a strong optical signal, The saturation phenomenon of the electric signal intensity occurs, the signal is distorted, and the pin PD or APD is destroyed by Joule heat generated because the current exceeds the rated value. In particular, since the rated value of the light receiving intensity of APD is around 0 dBm, it is necessary to attenuate the intensity of the optical signal incident on the receiver in communication between bases having a short propagation distance.

そこで従来の技術では光ファイバと受信機との間に光減衰器を挿入し、光強度を減衰させている。   Therefore, in the conventional technique, an optical attenuator is inserted between the optical fiber and the receiver to attenuate the light intensity.

なお、後述する第1の実施の形態の光学素子(図2)に関する先行技術文献として次の特許文献1がある。
特願2006−108218号
As a prior art document related to the optical element (FIG. 2) of the first embodiment described later, there is the following Patent Document 1.
Japanese Patent Application No. 2006-108218

従来の光モジュールでは、光強度の減衰手段として機械的駆動部を有しているため、光モジュールの振動により特性が不安定になったり、また特性の安定化を図るために光モジュールの固定に特別な部品が必要であるなどの問題があった。   Since conventional optical modules have a mechanical drive as a means for attenuating light intensity, the characteristics become unstable due to the vibration of the optical module, and the optical module is fixed to stabilize the characteristics. There were problems such as the need for special parts.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、汎用的な光学部品を用いて温度により光強度を減衰することで、安価で安定な光モジュールを提供することを課題としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an inexpensive and stable optical module by attenuating light intensity with temperature using a general-purpose optical component.

上記課題を解決する第1発明の光モジュールは、少なくとも、ある波長に対する透過損失が温度により変化する光学素子と、通電する電流の強弱で近接した物体の温度を変化させる温度制御素子からなり、該温度制御素子で該光学素子の温度を変化させることにより、該光学素子を透過する光の強度を変化させることを特徴とするものである。   The optical module of the first invention that solves the above problem comprises at least an optical element whose transmission loss for a certain wavelength varies with temperature, and a temperature control element that varies the temperature of an adjacent object with the intensity of an energized current, By changing the temperature of the optical element with a temperature control element, the intensity of light transmitted through the optical element is changed.

また、第2発明の光モジュールは、第1発明の光モジュールにおいて、
前記光学素子を透過した光が受光素子の受光面に照射されるように、前記光学素子と該受光素子が空間的に配置されていることを特徴とするものである。
The optical module of the second invention is the optical module of the first invention.
The optical element and the light receiving element are spatially arranged so that light transmitted through the optical element is irradiated onto a light receiving surface of the light receiving element.

また、第3発明の光モジュールは、第2発明の光モジュールにおいて、
前記光学素子へ入射される光強度が高くなるほど、前記光学素子における透過損失が大きくなるように、前記温度制御素子により前記光学素子の温度を変化させる制御機構を接続したことを特徴とするものである。
The optical module of the third invention is the optical module of the second invention.
A control mechanism for changing the temperature of the optical element by the temperature control element is connected so that the transmission loss in the optical element increases as the intensity of light incident on the optical element increases. is there.

また、第4発明の光モジュールは、第1〜第3発明の何れかの光モジュールにおいて、
前記光学素子に入射される光の波長が一定であることを特徴とするものである。
Moreover, the optical module of the fourth invention is the optical module of any of the first to third inventions,
The wavelength of light incident on the optical element is constant.

また、第5発明の光モジュールは、第1〜第4発明の何れかの光モジュールにおいて、
前記光学素子が誘電体多層膜を有することを特徴とするものである。
The optical module of the fifth invention is the optical module of any of the first to fourth inventions,
The optical element has a dielectric multilayer film.

また、第6発明の光モジュールは、第1〜第4発明の何れかの光モジュールにおいて、
前記光学素子がエタロン型フィルタを有することを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3または請求項4に記載の光モジュール。
The optical module of the sixth invention is the optical module of any of the first to fourth inventions,
The optical module according to claim 1, wherein the optical element has an etalon filter.

また、第7発明の光モジュールは、第6発明の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタがプラスチックで構成されていることを特徴とするものである。
The optical module of the seventh invention is the optical module of the sixth invention.
The etalon type filter is made of plastic.

また、第8発明の光モジュールは、第6発明の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが化合物半導体で構成されていることを特徴とするものである。
The optical module of the eighth invention is the optical module of the sixth invention,
The etalon type filter is made of a compound semiconductor.

また、第9発明の光モジュールは、第6発明の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが、前記エタロン型フィルタを構成する少なくとも1つの物質の熱膨張により前記エタロン型フィルタの共振器長が変化することにより前記エタロン型フィルタの透過損失が変化するものであることを特徴とするものである。
Moreover, the optical module of the ninth invention is the optical module of the sixth invention,
The etalon filter is characterized in that the transmission loss of the etalon filter is changed by changing the resonator length of the etalon filter due to thermal expansion of at least one substance constituting the etalon filter. It is what.

また、第10発明の光モジュールは、第6発明の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが、前記エタロン型フィルタを構成する少なくとも1つの物質の屈折率の温度変化により前記エタロン型フィルタの透過損失が変化するものであることを特徴とするものである。
The optical module of the tenth invention is the optical module of the sixth invention.
The etalon type filter is characterized in that the transmission loss of the etalon type filter changes due to a temperature change of the refractive index of at least one substance constituting the etalon type filter.

また、第11発明の光モジュールは、第2〜第10発明の何れかの光モジュールにおいて、
半導体レーザからなる送信部が、光モジュール内に一体となって構成され、送受信の機能を有することを特徴とするものである。
The optical module of the eleventh aspect of the present invention is the optical module of any one of the second to tenth aspects of the invention,
A transmission unit made of a semiconductor laser is integrally formed in the optical module and has a transmission / reception function.

本発明によれば、汎用的な光学部品を用いて温度により光強度を減衰することで、入射光の強度を最適な大きさにして受光する受光用光モジュールを安価で安定に実現することができる。   According to the present invention, it is possible to stably and inexpensively realize a light receiving optical module that receives light with an optimum intensity of incident light by attenuating light intensity with temperature using a general-purpose optical component. it can.

本発明に係る光モジュールは、ある波長に対する透過損失が温度により変化する光学素子の温度を変化させることにより、この光学素子を透過する光の強度を変化させるものである。またこの光学素子を透過した光が受光素子の受光面に照射されるように、両者を空間的に配置して、受光素子へ入射する光強度を可変にするものである。さらに光素子へ入射される光強度が高くなるほど、この光素子における透過損失が大きくなるように温度を変化させる制御機構を接続し、受光素子へ入射する光強度を制限するものである。   The optical module according to the present invention changes the intensity of light transmitted through the optical element by changing the temperature of the optical element in which the transmission loss with respect to a certain wavelength varies with temperature. Further, both are spatially arranged so that the light transmitted through the optical element is irradiated onto the light receiving surface of the light receiving element, and the light intensity incident on the light receiving element is made variable. Further, as the light intensity incident on the optical element becomes higher, a control mechanism for changing the temperature is connected so as to increase the transmission loss in the optical element, thereby limiting the light intensity incident on the light receiving element.

以下、本発明に係る光モジュールの実施形態例について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of an optical module according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(第1の実施形態例)
図1は、本発明に係る光モジュールの第1の実施形態例を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of an optical module according to the present invention.

図1に示すように、本第1の実施形態例の光モジュールは、ある波長の光に対する透過損失が温度によって変化する特性を有する光学素子1を、温度制御素子2に熱的に接するように配置したものである。ある波長をもった入射光が透過するように光学素子1が光モジュール内に配置されている。ここでは光学素子1からの透過光が温度素子2によって遮られないように、温度制御素子2の一部に切り欠き又は貫通穴3を設けている。温度制御素子2は通電する電流の強弱で近接した物体(光学素子1)の温度を変化させるものである。即ち、温度制御素子2へ通電する電流値を調整して温度制御素子2の温度を変化させることにより、この温度制御素子2に熱的に接している光学素子1の温度を変化させることができる。   As shown in FIG. 1, in the optical module of the first embodiment, the optical element 1 having the characteristic that the transmission loss with respect to light of a certain wavelength varies depending on the temperature is in thermal contact with the temperature control element 2. It is arranged. The optical element 1 is disposed in the optical module so that incident light having a certain wavelength is transmitted. Here, a cutout or a through hole 3 is provided in a part of the temperature control element 2 so that the transmitted light from the optical element 1 is not blocked by the temperature element 2. The temperature control element 2 changes the temperature of an adjacent object (optical element 1) depending on the strength of the current to be applied. That is, the temperature of the optical element 1 that is in thermal contact with the temperature control element 2 can be changed by adjusting the value of the current supplied to the temperature control element 2 to change the temperature of the temperature control element 2. .

光学素子1としては、例えば図2に示すようなエタロン型フィルタを用いることができる。図2に示すエタロン型フィルタの光学素子1は、プラスチック11と入射側反射膜12と出射側反射膜13とで構成されており、プラスチック11を入射側反射膜12と出射側反射膜13とで挟んだ構造となっている。   As the optical element 1, for example, an etalon type filter as shown in FIG. 2 can be used. The optical element 1 of the etalon type filter shown in FIG. 2 includes a plastic 11, an incident side reflection film 12, and an emission side reflection film 13, and the plastic 11 is divided into an incident side reflection film 12 and an emission side reflection film 13. It has a sandwiched structure.

ここでプラスチック11としては入射光に対して90%以上の透過性を有するものが必要である。例えば日本ゼオン社のゼオネックスは92%の透過性を有するものであり、プラスチック11として用いることができる。   Here, the plastic 11 needs to have a transmittance of 90% or more with respect to incident light. For example, ZEONEX manufactured by ZEON Corporation has a permeability of 92% and can be used as the plastic 11.

エタロン型フィルタを構成するためには入射側反射膜12と出射側反射膜13は同じ反射率にする。両者の反射率は1〜10%程度である。反射膜12,13には例えば誘電体多層膜を用いる。本第1の実施形態例では誘電体多層膜としてTiO2とSiO2を用いた。反射膜12,13の作製は、スパッタ蒸着装置でTiO2とSiO2をそれぞれ0.4μmずつ積層した。 In order to configure an etalon type filter, the incident side reflection film 12 and the emission side reflection film 13 have the same reflectance. Both reflectivities are about 1 to 10%. For example, a dielectric multilayer film is used for the reflection films 12 and 13. In the first embodiment, TiO 2 and SiO 2 are used as the dielectric multilayer film. The reflective films 12 and 13 were prepared by laminating 0.4 μm each of TiO 2 and SiO 2 with a sputter deposition apparatus.

プラスチック11は温度変化により厚さが変化する。プラスチック11の熱膨張によりエタロン型フィルタの共振器長が変化する。プラスチック11の単位温度Kあたりの厚さの変化の割合は熱膨張係数によって表され、前記ゼオネックスは約5×10-5/Kである。 The thickness of the plastic 11 changes with temperature. The resonator length of the etalon filter changes due to the thermal expansion of the plastic 11. The rate of change in thickness per unit temperature K of the plastic 11 is represented by the coefficient of thermal expansion, and the ZEONEX is about 5 × 10 −5 / K.

エタロン型フィルタは図3のように入射光の波長λに対して周期的に透過率が増減する性質を持っており、その周期はλ/2となる。エタロン型フィルタを構成するプラスチック11の膨張係数が上記のように5×10-5/Kとすると、15Kの温度変化に対して、プラスチック11は7.5×10-4の熱膨張が生じることになる。例えば厚さ1000μmのプラスチック11を用いると、熱膨張によるプラスチック11の厚さは7.5×10-4×1000μm=0.75μmとなる。入射光の波長λが1.5μmの場合には、15Kの温度変化によりエタロン型フィルタの透過率の周期が一周期シフトすることになる。即ち、15Kの温度変化の範囲で、温度調整によりエタロン型フィルタの透過率を最大値と最小値の間の任意の値に調整することができることになる。 As shown in FIG. 3, the etalon type filter has a property that the transmittance periodically increases and decreases with respect to the wavelength λ of the incident light, and the cycle is λ / 2. Assuming that the expansion coefficient of the plastic 11 constituting the etalon filter is 5 × 10 −5 / K as described above, the plastic 11 has a thermal expansion of 7.5 × 10 −4 with respect to a temperature change of 15 K. become. For example, when a plastic 11 having a thickness of 1000 μm is used, the thickness of the plastic 11 due to thermal expansion is 7.5 × 10 −4 × 1000 μm = 0.75 μm. When the wavelength λ of incident light is 1.5 μm, the transmittance period of the etalon filter is shifted by one period due to a temperature change of 15K. In other words, the transmittance of the etalon filter can be adjusted to an arbitrary value between the maximum value and the minimum value by adjusting the temperature within a temperature change range of 15K.

図4は、光学素子1の光透過特性である。図4に示すように基準温度において測定された透過率を表す曲線は、基準温度+10K、基準温度+20Kと温度が増加するに従い長波長側へ移動していく。破線で示したある波長に注目してみると、温度が増加するに従い透過率が減少する。従って、光学素子1の温度を増加させることによって光学素子1を透過する光の強度を減少させることが可能となる。具体的には図4のように1.55μmの波長の光に対して基準温度である25℃では透過率80%である。35℃では透過率50%、45℃では透過率30%となり、20℃の温度上昇によって透過率が1/2以下、つまり透過光強度が3dB以上減衰する。1.55μm以外の1.3μm、1.6μmなどの他の波長帯についてもエタロン型フィルタの厚さ、言い換えれば共振器長を変化させることにより同様の効果を奏する。   FIG. 4 shows the light transmission characteristics of the optical element 1. As shown in FIG. 4, the curve representing the transmittance measured at the reference temperature moves to the longer wavelength side as the temperature increases to the reference temperature + 10K and the reference temperature + 20K. When attention is paid to a certain wavelength indicated by a broken line, the transmittance decreases as the temperature increases. Therefore, it is possible to reduce the intensity of light transmitted through the optical element 1 by increasing the temperature of the optical element 1. Specifically, as shown in FIG. 4, the transmittance is 80% at a reference temperature of 25 ° C. for light having a wavelength of 1.55 μm. At 35 ° C., the transmittance is 50%, and at 45 ° C., the transmittance is 30%. With a temperature increase of 20 ° C., the transmittance is ½ or less, that is, the transmitted light intensity is attenuated by 3 dB or more. Similar effects can be obtained by changing the thickness of the etalon type filter, in other words, the resonator length, in other wavelength bands such as 1.3 μm and 1.6 μm other than 1.55 μm.

なお、上記ではエタロン型フィルタとしてプラスチックを用いた例を示したが、プラスチックに代えて半導体をエタロン型フィルタに用いても、この半導体の熱膨張や、半導体の屈折率が温度で変化することを利用して、プラスチックを用いた場合と同様の効果が期待できる。   In the above example, plastic is used as the etalon type filter. However, even if a semiconductor is used for the etalon type filter instead of plastic, the thermal expansion of the semiconductor and the refractive index of the semiconductor change with temperature. The same effect as when plastic is used can be expected.

例えば半導体としてGaAsやInPなどの化合物半導体を用いた場合は当該化合物半導体の温度変化による屈折率の変化率は約5×10-5/Kである。エタロン型フィルタを構成する化合物半導体の屈折率の変化率が5×10-5/Kとすると、10Kの温度変化に対して、当該化合物半導体には5×10-4の屈折率変化が生じることになる。この値は例えば入射光の波長λが1.5μmの場合に換算すると5×10-4μmに相当し、図3において透過特性の曲線が5×10-4μm波長軸に沿ってシフトすることになる。化合物半導体の屈折率の温度変化によりエタロン型フィルタの透過損失が変化する。 For example, when a compound semiconductor such as GaAs or InP is used as the semiconductor, the rate of change of the refractive index due to the temperature change of the compound semiconductor is about 5 × 10 −5 / K. If the change rate of the refractive index of the compound semiconductor composing the etalon filter is 5 × 10 −5 / K, the change in refractive index of 5 × 10 −4 occurs in the compound semiconductor with respect to the temperature change of 10K. become. This value corresponds to 5 × 10 −4 μm, for example, when the wavelength λ of incident light is 1.5 μm, and the transmission characteristic curve in FIG. 3 is shifted along the 5 × 10 −4 μm wavelength axis. become. The transmission loss of the etalon filter changes due to the temperature change of the refractive index of the compound semiconductor.

エタロン型フィルタにプラスチックを用いる場合には、プラスチックは熱膨張係数が1×10-5/Kから1×10-4/Kまでのものを用いることができる。また、エタロン型フィルタに化合物半導体を用いる場合には、化合物半導体は熱膨張係数が1×10-6/Kから1×10-5/Kまでのものを用いることができる。また、化合物半導体の温度による屈折率の変化を用いる場合には、温度による屈折率の変化が1×10-6/Kから1×10-5/Kの化合物半導体をエタロン型フィルタに用いることができる。 When plastic is used for the etalon type filter, plastic having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −5 / K to 1 × 10 −4 / K can be used. When a compound semiconductor is used for the etalon type filter, a compound semiconductor having a thermal expansion coefficient of 1 × 10 −6 / K to 1 × 10 −5 / K can be used. In addition, when using a change in refractive index due to temperature of a compound semiconductor, a compound semiconductor having a change in refractive index depending on temperature from 1 × 10 −6 / K to 1 × 10 −5 / K may be used for the etalon filter. it can.

本第1の実施形態例では、光学素子1の光透過特性が温度が増加するに従い長波長側へ移動する例を示したが、温度が増加するに従い短波長側へ移動する光学素子を本発明の光モジュールに用いることもできる。また、温度の変化に対して単調に変化しない透過特性を有する光学素子を本発明の光モジュールに用いても透過率を変化させることができる。   In the first embodiment, an example in which the light transmission characteristics of the optical element 1 move to the longer wavelength side as the temperature increases is shown. However, an optical element that moves to the shorter wavelength side as the temperature increases is described in the present invention. It can also be used for optical modules. Further, even when an optical element having a transmission characteristic that does not change monotonously with changes in temperature is used in the optical module of the present invention, the transmittance can be changed.

(第2の実施形態例)
図5は、本発明に係る光モジュールの第2の実施形態例を示す図である。なお、図5において図1と同様の部分には同一の符号を付した。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the optical module according to the present invention. In FIG. 5, the same parts as those in FIG.

図5に示すように、本第2の実施形態例の光モジュールは、光学素子1と温度制御素子2と受光素子21とからなるものである。光学素子1及び温度制御素子2の特性及び機能については、上記第1の実施形態例(図1)の光学素子1及び温度制御素子2と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 5, the optical module of the second embodiment includes an optical element 1, a temperature control element 2, and a light receiving element 21. Since the characteristics and functions of the optical element 1 and the temperature control element 2 are the same as those of the optical element 1 and the temperature control element 2 in the first embodiment (FIG. 1), detailed description thereof is omitted here. .

受光素子21は、光学素子1を透過した透過光を受光素子21の受光面で受光するように空間的に配置されている。即ち、光学素子1を透過した光が受光素子21の受光面に照射されるように光学素子1と受光素子21が空間的に配置されている。従って、温度制御素子2の温度を変化させて光学素子1を透過する光の透過強度を変化させることにより、この透過光の強度が受光素子21において受光素子21の受光強度の最大定格値を超えないように制限することができる。   The light receiving element 21 is spatially arranged so that the light transmitted through the optical element 1 is received by the light receiving surface of the light receiving element 21. That is, the optical element 1 and the light receiving element 21 are spatially arranged so that the light transmitted through the optical element 1 is irradiated onto the light receiving surface of the light receiving element 21. Therefore, by changing the temperature of the temperature control element 2 to change the transmission intensity of the light transmitted through the optical element 1, the intensity of the transmitted light exceeds the maximum rated value of the light reception intensity of the light receiving element 21 in the light receiving element 21. There can be no restriction.

図6は入射光強度に対して光学素子1の透過率を変化させた例である。入射光強度が高い場合に光学素子1の透過率を低くすることで、透過光強度即ち受光強度が最大定格値を超えないようにすることが可能となった。   FIG. 6 shows an example in which the transmittance of the optical element 1 is changed with respect to the incident light intensity. By reducing the transmittance of the optical element 1 when the incident light intensity is high, it is possible to prevent the transmitted light intensity, that is, the received light intensity from exceeding the maximum rated value.

受光素子21として例えばAPDを用いる。APDは光強度が大きすぎると破壊される。一般的なAPDでは受光強度が−30dBmから+5dBmの範囲で正常動作し、受光強度の最大定格値は+5dBmである。これに対して本第2の実施形態例の光モジュールでは、光学素子1(エタロン型フィルタ)で入射光を3dB以上減衰できるので、入射光が強い場合に当該入射光を光学素子1で例えば3dB減衰することにより、入射光の強度が−30dBmから+8dBmの範囲で正常動作するAPDを実現できた。APDとしては1.3μm〜1.6μmの光に対して感度を持つInGaAsP系材料を受光層とした構造のものを用いる。   For example, APD is used as the light receiving element 21. APD is destroyed when the light intensity is too high. A general APD operates normally in the range of -30 dBm to +5 dBm in received light intensity, and the maximum rated value of received light intensity is +5 dBm. On the other hand, in the optical module of the second embodiment, the incident light can be attenuated by 3 dB or more by the optical element 1 (etalon type filter). Therefore, when the incident light is strong, the incident light is reduced by, for example, 3 dB. By attenuating, it was possible to realize an APD that operates normally when the intensity of incident light is in the range of −30 dBm to +8 dBm. As the APD, an APD having a light receiving layer made of an InGaAsP material having sensitivity to light of 1.3 μm to 1.6 μm is used.

(第3の実施形態例)
図7は、本発明に係る光モジュールの第3の実施形態例を示す図である。なお、図7において図5と同様の部分には同一の符号を付した。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a third embodiment of the optical module according to the present invention. In FIG. 7, the same parts as those in FIG.

図7に示すように、本第3の実施形態例の光モジュールは、光学素子1と温度制御素子2と受光素子21と制御機構31とを有している。光学素子1、温度制御素子2及び受光素子21の特性及び機能については、上記第2の実施形態例と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 7, the optical module according to the third embodiment includes an optical element 1, a temperature control element 2, a light receiving element 21, and a control mechanism 31. Since the characteristics and functions of the optical element 1, the temperature control element 2, and the light receiving element 21 are the same as those in the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

本第3の実施形態例の光モジュールでは、温度制御素子2及び受光素子21に制御機構31が接続されている。制御機構31は光学素子1を透過した透過光を受光素子21で受光したときの受光素子21の受光電流をモニタし、この受光電流がある決められた値を超えないように温度制御素子2の電流値を調整する。即ち、制御機構31では、光学素子1へ入射される光の強度が高くなるほど、光学素子1における透過損失が大きくなるように、温度制御素子2により光学素子1の温度を変化させる。その結果、光学素子1を透過した透過光の強度が、受光素子21において受光素子21の受光強度の最大定格値を超えないように制限することができる。   In the optical module of the third embodiment, a control mechanism 31 is connected to the temperature control element 2 and the light receiving element 21. The control mechanism 31 monitors the light receiving current of the light receiving element 21 when the light transmitted through the optical element 1 is received by the light receiving element 21, and the temperature control element 2 is controlled so that the light receiving current does not exceed a predetermined value. Adjust the current value. That is, in the control mechanism 31, the temperature of the optical element 1 is changed by the temperature control element 2 so that the transmission loss in the optical element 1 increases as the intensity of light incident on the optical element 1 increases. As a result, the intensity of the transmitted light that has passed through the optical element 1 can be limited so that the light receiving element 21 does not exceed the maximum rated value of the light receiving intensity of the light receiving element 21.

なお、制御機構31としては、あらかじめ設定した基準値(基準受光強度に相当する電圧値)と、受光強度に比例して受光素子21から出力される電圧値とを比較して、前記電圧値(前記受光強度)が前記基準値(前記基準受光強度)よりも大きくなった場合に光学素子1の透過率が減少するように温度制御素子2の温度を変化させるように機能するアナログフィードバック回路を用いることができる。また、別の制御機構31としては、あらかじめメモリに保存した基準値(基準受光強度に相当する電圧値)と、受光強度に比例して受光素子21から出力される電圧値とを比較して、前記電圧値(前記受光強度)が前記基準値(前記基準受光強度)よりも大きくなった場合に光学素子1の透過率が減少するように温度制御素子2の温度を変化させるようにプログラムされたデジタルフィードバック回路を用いることもできる。   The control mechanism 31 compares a preset reference value (a voltage value corresponding to the reference light reception intensity) with a voltage value output from the light receiving element 21 in proportion to the light reception intensity, and determines the voltage value ( An analog feedback circuit that functions to change the temperature of the temperature control element 2 is used so that the transmittance of the optical element 1 decreases when the light reception intensity) is greater than the reference value (the reference light reception intensity). be able to. Further, as another control mechanism 31, a reference value (voltage value corresponding to the reference light reception intensity) stored in advance in memory is compared with a voltage value output from the light receiving element 21 in proportion to the light reception intensity. Programmed to change the temperature of the temperature control element 2 so that the transmittance of the optical element 1 decreases when the voltage value (the received light intensity) is greater than the reference value (the reference received light intensity). A digital feedback circuit can also be used.

(第4の実施形態例)
図8は、本発明に係る光モジュールの第4の実施形態例を示す図である。なお、図8において図5と同様の部分には同一の符号を付した。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a view showing a fourth embodiment of the optical module according to the present invention. In FIG. 8, the same parts as those in FIG.

図8に示すように、本第4の実施形態例の光モジュールは、光学素子1と温度制御素子2と受光素子21と半導体レーザ41と波長合分波フィルタ42とを1つの筐体43内に実装した一心双方向光モジュールである。光学素子1、温度制御素子2及び受光素子21の特性及び機能については、上記第2の実施形態例と同じであるため、ここでの詳細な説明は省略する。   As shown in FIG. 8, the optical module according to the fourth embodiment includes an optical element 1, a temperature control element 2, a light receiving element 21, a semiconductor laser 41, and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter 42 in one casing 43. Is a single-fiber bidirectional optical module. Since the characteristics and functions of the optical element 1, the temperature control element 2, and the light receiving element 21 are the same as those in the second embodiment, detailed description thereof is omitted here.

本光モジュールでは受信光と送信光の波長は互いに異なるように設定している。例えば受信光波長として1.5μm、送信光波長として1.3μmなどを用いる。波長合分波フィルタ42は受信光の波長は透過し、送信光の波長は反射する特性を持っている。受信光は波長合分波フィルタ42を透過した後、光学素子1で透過率(透過光強度)が調整されて受光素子21に入射される。一方、送信光は波長合分波フィルタ42で反射し、受信光と同じ光軸に沿って光モジュールの外部に出射される。その結果、光モジュールに接続した一本の光ファイバ(図示省略)で受信光の入力と送信光の出力が可能となる。   In this optical module, the wavelengths of the received light and the transmitted light are set to be different from each other. For example, 1.5 μm is used as the reception light wavelength, and 1.3 μm is used as the transmission light wavelength. The wavelength multiplexing / demultiplexing filter 42 has a characteristic of transmitting the wavelength of the received light and reflecting the wavelength of the transmitted light. The received light passes through the wavelength multiplexing / demultiplexing filter 42, is adjusted in transmittance (transmitted light intensity) by the optical element 1, and is incident on the light receiving element 21. On the other hand, the transmitted light is reflected by the wavelength multiplexing / demultiplexing filter 42 and emitted to the outside of the optical module along the same optical axis as the received light. As a result, it is possible to input received light and output transmitted light with a single optical fiber (not shown) connected to the optical module.

本発明に係る光モジュールは、光通信用の受信機の光入力部分に適用して好適なものであるが、受信機用としてのみではなく、送信光強度の調整、伝送路途中における光強度の調整、また光計測器の発光部又は受光部に用いることもできる。   The optical module according to the present invention is suitable for application to the optical input portion of a receiver for optical communication, but not only for a receiver, but also for adjustment of transmission light intensity and light intensity in the middle of a transmission path. It can also be used for adjustment and for a light emitting part or a light receiving part of an optical measuring instrument.

本発明に係る光モジュールの第1の実施形態例を示す図である。It is a figure which shows the 1st Embodiment example of the optical module which concerns on this invention. エタロン型フィルタの光学素子を示す図である。It is a figure which shows the optical element of an etalon type | mold filter. エタロン型フィルタの入射光波長に対する透過率の増減を説明する図である。It is a figure explaining increase / decrease in the transmittance | permeability with respect to the incident light wavelength of an etalon type | mold filter. 本発明に係る光モジュールの透過率を説明する図である。It is a figure explaining the transmittance | permeability of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの第2の実施形態例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの透過率と透過光強度を説明する図である。It is a figure explaining the transmittance | permeability and transmitted light intensity of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの第3の実施形態例を示す図である。It is a figure which shows the example of 3rd Embodiment of the optical module which concerns on this invention. 本発明に係る光モジュールの第4の実施形態例を示す図である。It is a figure which shows the example of 4th Embodiment of the optical module which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 光学素子
2 温度制御素子
11 プラスチック又は半導体
12 入射側反射膜
13 出射側反射膜
21 受光素子
31 制御機構
41 半導体レーザ
42 波長合分波フィルタ
43 筐体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical element 2 Temperature control element 11 Plastic or semiconductor 12 Incident side reflective film 13 Outgoing side reflective film 21 Light receiving element 31 Control mechanism 41 Semiconductor laser 42 Wavelength multiplexing / demultiplexing filter 43 Case

Claims (11)

少なくとも、ある波長に対する透過損失が温度により変化する光学素子と、通電する電流の強弱で近接した物体の温度を変化させる温度制御素子からなり、該温度制御素子で該光学素子の温度を変化させることにより、該光学素子を透過する光の強度を変化させることを特徴とする光モジュール。   It comprises at least an optical element whose transmission loss with respect to a certain wavelength changes depending on the temperature and a temperature control element that changes the temperature of an adjacent object with the intensity of the current to be passed. The temperature control element changes the temperature of the optical element. To change the intensity of light transmitted through the optical element. 請求項1に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子を透過した光が受光素子の受光面に照射されるように、前記光学素子と該受光素子が空間的に配置されていることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 1,
An optical module, wherein the optical element and the light receiving element are spatially arranged so that light transmitted through the optical element is irradiated onto a light receiving surface of the light receiving element.
請求項2に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子へ入射される光強度が高くなるほど、前記光学素子における透過損失が大きくなるように、前記温度制御素子により前記光学素子の温度を変化させる制御機構を接続したことを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 2,
An optical module comprising a control mechanism for changing the temperature of the optical element by the temperature control element so that the transmission loss in the optical element increases as the intensity of light incident on the optical element increases. .
請求項1〜3の何れか1項に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子に入射される光の波長が一定であることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 3,
An optical module, wherein a wavelength of light incident on the optical element is constant.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子が誘電体多層膜を有することを特徴とする光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 4,
An optical module, wherein the optical element has a dielectric multilayer film.
請求項1〜4の何れか1項に記載の光モジュールにおいて、
前記光学素子がエタロン型フィルタを有するものであることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to any one of claims 1 to 4,
An optical module, wherein the optical element has an etalon filter.
請求項6に記載の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタがプラスチックで構成されていることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 6,
An optical module, wherein the etalon filter is made of plastic.
請求項6に記載の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが化合物半導体で構成されていることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 6,
An optical module, wherein the etalon filter is made of a compound semiconductor.
請求項6に記載の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが、前記エタロン型フィルタを構成する少なくとも1つの物質の熱膨張により前記エタロン型フィルタの共振器長が変化することにより前記エタロン型フィルタの透過損失が変化するものであることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 6,
The etalon filter is characterized in that the transmission loss of the etalon filter changes as the resonator length of the etalon filter changes due to thermal expansion of at least one substance constituting the etalon filter. And optical module.
請求項6に記載の光モジュールにおいて、
前記エタロン型フィルタが、前記エタロン型フィルタを構成する少なくとも1つの物質の屈折率の温度変化により前記エタロン型フィルタの透過損失が変化するものであることを特徴とする光モジュール。
The optical module according to claim 6,
An optical module, wherein the etalon filter changes a transmission loss of the etalon filter due to a temperature change in a refractive index of at least one substance constituting the etalon filter.
請求項2〜10の何れか1項に記載の光モジュールにおいて、
半導体レーザからなる送信部が、光モジュール内に一体となって構成され、送受信の機能を有することを特徴とする光モジュール。
The optical module according to any one of claims 2 to 10, wherein
An optical module characterized in that a transmission unit made of a semiconductor laser is integrally formed in an optical module and has a function of transmission and reception.
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