JP2010191231A - Optical module - Google Patents
Optical module Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010191231A JP2010191231A JP2009036085A JP2009036085A JP2010191231A JP 2010191231 A JP2010191231 A JP 2010191231A JP 2009036085 A JP2009036085 A JP 2009036085A JP 2009036085 A JP2009036085 A JP 2009036085A JP 2010191231 A JP2010191231 A JP 2010191231A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- optical element
- demultiplexer
- wavelength
- 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.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光モジュールに係り、特に、複数の波長の光を合波して送信する多波長光送信モジュール、複数の波長が合波された光を分波して受信する光受信モジュール、及び一つのモジュールで送信・受信を行う双方向光送受信モジュールの構造に関する。 The present invention relates to an optical module, and in particular, a multi-wavelength optical transmission module that multiplexes and transmits light of a plurality of wavelengths, an optical reception module that demultiplexes and receives light having a plurality of wavelengths combined, and The present invention relates to a structure of a bidirectional optical transmission / reception module that performs transmission / reception with one module.
近年情報通信分野において、光を用いて大容量のデータを高速でやりとりする通信トラフィックの整備が急速に行われつつある。中でも特にインターネットの爆発的な普及に伴うアクセス回線のブロードバンド化が加速しており、FTTH(Fiber To The Home)サービスの顕著な市場立ち上がりが見られる。
FTTHの光伝送方式の中で、現在需要が増えてきているのが、複数の加入者で1本のファイバを共有するPON((passive optical network)方式である。同方式では収容局から1本のファイバで送信されてきたデータを、スプリッタで16本から32本のファイバへ分岐し、各加入者宅まで分配することでファイバ敷設コストを大幅に削減可能である。
また、各加入者側には端末装置としてONU(Optical Network Unit)が敷設され、収容局から加入者側への下り信号(波長1.5μm)と、加入者側から収容局への上り信号(波長1.3μm)を波長多重(WDM)することにより、上りと下りの信号を同一のファイバを用いて伝送している。さらに、ONU内には、2波長双方向光モジュールが載置されており、上り信号送信用の発光素子(LD:Laser Diode)、下り信号受信用の受光素子(PD:Photo Detector)、上り/下り信号を分離するWDMフィルタで基本的に構成されている。
In recent years, in the information and communication field, communication traffic for exchanging large amounts of data at high speed using light has been rapidly developed. In particular, broadband access lines are accelerating due to the explosive spread of the Internet, and a remarkable market launch of FTTH (Fiber To The Home) service is seen.
Among the optical transmission systems of FTTH, the demand for the PON (passive optical network) system in which a single fiber is shared by a plurality of subscribers is increased from the accommodation station. By splitting the data transmitted over the fiber of 16 to 32 with a splitter and distributing it to each subscriber's house, the fiber installation cost can be greatly reduced.
Further, an ONU (Optical Network Unit) is laid as a terminal device on each subscriber side, and a downstream signal (wavelength 1.5 μm) from the accommodation station to the subscriber side and an upstream signal (from the subscriber side to the accommodation station ( Wavelength multiplexing (WDM) of wavelength 1.3 μm) allows uplink and downlink signals to be transmitted using the same fiber. Further, a two-wavelength bidirectional optical module is mounted in the ONU, and a light emitting element (LD: Laser Diode) for transmitting an upstream signal, a light receiving element (PD: Photo Detector) for receiving a downstream signal, It is basically composed of a WDM filter that separates downstream signals.
従来の光のモジュール方式を図22に示す。図22では、パッケージ378内に発光素子375、受光素子372、波長選択フィルタ377の各光部品を空間的に配置した一芯双方向(BIDI:Bi-Directional)モジュールの基本構成を示す。
本方式では、各光部品を独立に作製可能であるため、作製歩留まりを確保し易い。また、レンズ(371,374)を各々集積したCANパッケージ(373,376)に搭載された光学素子(375,372)を動作させながらファイバ370と光軸調芯する、所謂アクティブアライメントで光接続可能であるため、安定した光結合効率が得られる利点がある。その反面、部品点数及び加工工数が多く、小型・低コスト化に不利な事が難点である。
図23に示すのは、下記非特許文献1に開示された一芯双方向モジュールの第2の方式の基本構成を示したものである。
本例においては、発光素子382、受光素子386、透明基板384上の波長選択フィルタ383が、一つのパッケージ387内に実装されている。透明基板384は支持部材385によって所定の角度に実装されている。発光素子382、受光素子386は、レンズ381を介して、シングルモードファイバ380に光学接続される。
本例の特徴は、全ての光学部品を一つのパッケージ内に実装しモジュールの小型化を図った点にある。しかしながら、発光素子382、受光素子386、波長選択フィルタ383を立体的に配置する必要があるのは図22の光モジュールと同様で、小型化したゆえに高精度の実装が必要となり、調芯の工程も複雑なものとなっているという問題がある。
さらに、拡張性を考慮した場合、例えば、3波長双方向光モジュールとした場合は、光部品数及び実装面積を少なくとも約2倍する必要があり、小型・低コスト化がますます困難となる。
A conventional optical module system is shown in FIG. FIG. 22 shows a basic configuration of a single core bidirectional (BI-Directional) module in which optical components such as a
In this method, since each optical component can be manufactured independently, it is easy to secure the manufacturing yield. Further, optical connection is possible by so-called active alignment in which the optical axis is aligned with the
FIG. 23 shows a basic configuration of the second system of the single-core bidirectional module disclosed in Non-Patent
In this example, a
The feature of this example is that all the optical components are mounted in one package to reduce the size of the module. However, the
Further, considering expandability, for example, in the case of a three-wavelength bidirectional optical module, it is necessary to at least double the number of optical components and the mounting area, and it becomes increasingly difficult to reduce the size and cost.
波長の拡張性と小型化・低コスト化を両立させる為には、波長合分波器をコンパクトなスペースで行うことが必要となる。コンパクトな波長合分波器として、複数のフィルタユニットを共通の平行四辺形プリズム若しくは他の光学ブロック上に搭載する方法がある。
例えば、下記特許文献1に開示の多重化デバイスにおいては、図24に示すように波長選択フィルタ(397,398,399)とミラー(395,396)の各々が、その基板を通過する光の波長に対して透明な基板の所定の位置に互いに取り付けられる。出射光線390および入射光線391が伝播するファイバ392はロッドレンズ393を介して透明な基板を含む波長合分波器394と光学接続される。
波長合分波器中で光線は、各光学フィルタで順次、特定の波長の光は透過され、別の特定の波長の光は反射され、光はジグザクの光路を形成する。各々のフィルタでは、特定の波長の光が除去されるか若しくは付加される。
なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
In order to achieve both wavelength expandability and miniaturization / cost reduction, it is necessary to perform the wavelength multiplexer / demultiplexer in a compact space. As a compact wavelength multiplexer / demultiplexer, there is a method of mounting a plurality of filter units on a common parallelogram prism or other optical block.
For example, in the multiplexing device disclosed in
In the wavelength multiplexer / demultiplexer, light of a specific wavelength is sequentially transmitted by each optical filter, light of another specific wavelength is reflected, and the light forms a zigzag optical path. Each filter removes or adds light of a specific wavelength.
As prior art documents related to the invention of the present application, there are the following.
しかしながら、図24に開示される構成は光学素子(406,407,408)と波長合分波器394の基板がロッドレンズ(400,401,402)及びファイバ(403,404,405)を介して結合されており、部品点数が多く、小型化が難しい。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、光モジュールにおいて、部品点数を削減し小型化を図るとともに、各光学素子が高い光結合効率を得られることが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
However, in the configuration disclosed in FIG. 24, the optical element (406, 407, 408) and the substrate of the wavelength multiplexer /
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the number of components and reduce the size of an optical module, and each optical element has high optical coupling efficiency. It is to provide a technique that can be obtained.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)使用波長の異なる少なくとも2つの光学素子が搭載された光素子搭載用基板と、前記光素子搭載用基板に対して二次元断面で角度θだけ傾いた状態でパッケージ内に固定された並行平板状基板を有する波長合分波器と、前記並行平板状基板を挟んで前記光素子搭載用基板と対向する位置に配置されるレンズとを有し、前記波長合分波器は、前記並行平板状基板上の第1の面に波長選択フィルタと、前記第1の面に対向する第2の面にミラーとを有し、前記レンズあるいは前記光学素子から出射された光が、前記波長合分波器の前記波長選択フィルタ面に非垂直な角度で入射し、前記波長選択フィルタと前記ミラーとの間を光がジグザグに多重反射していく過程で波長の異なる光を分離・重畳する光モジュールであって、前記少なくとも2つの光学素子の中の第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離は、前記少なくとも2つの光学素子の中の第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短く、前記第1の光学素子に入射、あるいは、前記第1の光学素子から出射する第1の光は、前記第2の光学素子に入射、あるいは、前記第2の光学素子から出射する第2の光と比して、前記波長合分波器内で反射される回数が多い光である。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) An optical element mounting substrate on which at least two optical elements having different wavelengths to be used are mounted, and a parallel fixed in the package in a state where the optical element mounting substrate is inclined at an angle θ in a two-dimensional section. A wavelength multiplexer / demultiplexer having a flat substrate; and a lens disposed at a position facing the optical element mounting substrate across the parallel flat substrate, wherein the wavelength multiplexer / demultiplexer A wavelength selection filter is provided on the first surface of the flat substrate, and a mirror is provided on the second surface opposite to the first surface, and the light emitted from the lens or the optical element is the wavelength matching filter. Light that is incident on the wavelength selection filter surface of the duplexer at a non-perpendicular angle, and separates and superimposes light having different wavelengths in the process of multiple reflection of light in a zigzag manner between the wavelength selection filter and the mirror. A module, said at least The distance along the traveling direction of the light between the first optical element in one optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is the distance between the second optical element in the at least two optical elements and the wavelength combination. The first light that is shorter than the distance along the traveling direction of the light with respect to the duplexer and is incident on the first optical element or emitted from the first optical element is the second optical element. The light is reflected more frequently in the wavelength multiplexer / demultiplexer than the second light incident on the element or emitted from the second optical element.
(2)(1)において、前記少なくとも2つの光学素子を搭載するサブマウントを有し、前記サブマウントの厚さを変化させて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くする。
(3)(1)において、前記少なくとも2つの光学素子を搭載するサブマウントを有し、前記少なくとも2つの光学素子毎に前記サブマウントを複数枚積層して、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くする。
(4)(1)において、前記少なくとも2つの光学素子を搭載するサブマウントを有し、前記サブマウントに搭載された前記光学素子を実装するステムに段差を設けて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くする。
(5)(1)において、前記少なくとも2つの光学素子を搭載するヒートシンクを有し、前記ヒートシンクの厚さを変化させて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くする。
(2) In (1), a submount on which the at least two optical elements are mounted is provided, and the thickness of the submount is changed to change between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer. The distance along the light traveling direction is made shorter than the distance along the light traveling direction between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer.
(3) In (1), a submount on which the at least two optical elements are mounted, a plurality of the submounts are stacked for each of the at least two optical elements, and the first optical element and the wavelength are stacked. The distance along the traveling direction of light between the multiplexer / demultiplexer is made shorter than the distance along the traveling direction of light between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer.
(4) In (1), a submount for mounting the at least two optical elements is provided, a step is provided in a stem for mounting the optical element mounted on the submount, and the first optical element and The distance along the traveling direction of light between the wavelength multiplexer / demultiplexer is made shorter than the distance along the traveling direction of light between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer.
(5) In (1), a light having a heat sink on which the at least two optical elements are mounted, the thickness of the heat sink being changed, and light between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer Is made shorter than the distance along the light traveling direction between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の光モジュールによれば、部品点数を削減し小型化を図るとともに、各光学素子が高い光結合効率を得ることが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the optical module of the present invention, it is possible to reduce the number of parts and reduce the size, and each optical element can obtain high optical coupling efficiency.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[部品点数を削減し小型化を図った光モジュールの一例]
部品点数を削減し小型化を図った光モジュールの構成として、図3に示す構成が想定される。図3の構成においては、CANステム10上に、複数の光学素子(11,12,13)(より具体的には、発光素子11と受光素子(12,13))が搭載されたサブマウント14が実装されている。また、典型的には透明基板の表裏面に波長選択フィルタ及びミラーを搭載した波長合分波器2がCANパッケージ3内に装着されている。
波長合分波器2は、サブマウント14の一の面に対して、光学素子実装面とフィルタ表面とがそれぞれ非平行な角度(θ≠180度)となるように、CANパッケージ3内に実装されている。
CANパッケージ3の内面には波長合分波器2と光学素子搭載基板1が非平行に実装するための例えば凹凸を設ける。CANステム10上には互いに使用波長の異なる光学素子が所定の位置に実装されている。
波長合分波器2は、平行な一対の対向面を持つ使用する光の波長に対して透明な材料でできた所定の厚さの基板を支持基板とし、一対の平行な面の一方には少なくとも一種類の波長選択フィルタを、他の面には波長選択フィルタで選択されなかった波長の光を反射するためのミラーを設ける。この際これらのフィルタ及びミラーには光が入出射する為の窓を設ける。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
[An example of an optical module that has been reduced in size by reducing the number of parts]
The configuration shown in FIG. 3 is assumed as the configuration of the optical module that is reduced in size by reducing the number of parts. In the configuration of FIG. 3, a
The wavelength multiplexer /
The inner surface of the CAN package 3 is provided with, for example, irregularities for mounting the wavelength multiplexer /
The wavelength multiplexer /
図3に示す構成の光モジュールの作用を図4を用いて説明する。
発光素子11から出射されたλ1の波長の光は、第1の波長選択フィルタ6に到達する。第1の波長選択フィルタ6はλ1の波長を透過させるので、λ1の波長の光は、第1の波長選択フィルタ6を透過し、パッケージレンズ4を介して外部の光ファイバ(図示せず)に入射する。ここで、λ1の波長の光が第1の波長選択フィルタ6を透過し、透明基板で屈折し光路を平行移動し、パッケージレンズ4を介して外部の光ファイバ(図示せず)に入射するように、発光素子11と光ファイバとが光学的に接続される。それと共に、光ファイバから出射されたλ1、λ2の波長の光が、それぞれ所定の受光素子(12,13)に入射するように、光ファイバと受光素子(12,13)とが光学的に接続される。
光ファイバから出射されたλ2とλ3の波長が合波した光は、透明基板5に入射し、屈折を受けた後、第1の波長選択フィルタ6に到達する。λ2,λ3の波長の光は反射されて、対向する第1のミラー8に到達する。第1のミラー8で反射された光は第1の波長選択フィルタ6の面上の最初の入射位置とは別の位置に入射する。最も素朴な設計では、第1のミラー8で一回反射された光は、第2の波長選択フィルタ7に入射する構成となるが、本構成では第1のミラー8からの反射光は再び第1の波長選択フィルタ6上へと入射し、第1の波長選択フィルタ6と第1のミラー8の間をもう一往復させる設計としている。
The operation of the optical module having the configuration shown in FIG. 3 will be described with reference to FIG.
The light having the wavelength of λ1 emitted from the
The light having the combined wavelengths of λ2 and λ3 emitted from the optical fiber enters the
第1の波長選択フィルタ6と第1のミラー8との間を二往復した光は、第2の波長選択フィルタ7に入射する。ここで、λ2の波長の光と、λ3の波長の光とが分離され、λ2の波長の光は、第2の波長選択フィルタ7を透過し屈折を受けて、受光素子12に垂直に入射する。
一方、λ3の波長の光は、第2の波長選択フィルタ7で反射されて第2のミラー9へと入射する。第2のミラー9で反射された光はフィルタのない界面(但し、ARコート有)を透過し、受光素子13に入射する。
以上説明したように、波長合分波器2を構成する2つの平面がファイバからの入射光および発光素子11の光軸と、垂直でない角度で実装されていることにより、波長選択フィルタアレイ及びミラーアレイに光が斜めに入射し、各フィルタと光軸の交点で特定の波長の光が除去あるいは付加される。即ち、前記2つの平面と、波長合分波器2に入射する光の光軸とが90度以外の角度、即ち、直交しない角度となるように、サブマウント14の表面に対して前記2つの平面を角度θ1だけ傾けて、波長合分波器2をCANステム10またはCANパッケージ3に対して取り付ける。なお、図3、図4は断面図であり、前記角度θ1の値は紙面奥行き方向に変わらないことを原則とする。
The light that has reciprocated twice between the first
On the other hand, light having a wavelength of λ3 is reflected by the second
As described above, since the two planes constituting the wavelength multiplexer /
図5は、図3、図4で示す光モジュールの光学系と等価な光学系を模式的に示した図である。図5に示すように、レンズに近いほうから、光学素子11、光学素子12、光学素子13が、光路に沿って直列に配置される。レンズからの光学的な距離が互いに異なる三つの素子を、単一の非球面レンズを介して、シングルモードファイバと光学的な結合を取る。図に示されるようにレンズの集光点に位置するのは、三素子中の一素子で他の素子は最適な結合が得られる位置から一定の光学距離(ΔD)だけずれた位置に置かれるので、その分結合効率の低下が生じる。
ガウスビームの結合効率ηは、ファイバ位置での集光点の光軸方向のズレをΔL、ビームウェストの半径をw、波長をλとして、下記(1)式で与えられる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing an optical system equivalent to the optical system of the optical module shown in FIGS. As shown in FIG. 5, the
The Gaussian beam coupling efficiency η is given by the following equation (1), where ΔL is the deviation in the optical axis direction of the condensing point at the fiber position, w is the radius of the beam waist, and λ is the wavelength.
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ (1)
・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ (1)
図6は、前述の(1)式中のΔLを素子実装位置と集光点の光学距離ΔDに換算して、w=5μmの場合の結合効率をプロットした図である。
ΔDが増大するにつれ結合効率が急速に劣化する様子が表されている。図3、4のモジュール構成においては、集光点から各素子の光路差に起因する結合効率の低下を如何に抑制するかが設計の課題となる。
図5に示される光学配置において、結合効率を改善するためには図5に示されるように、ΔDの値が小さくなるように実装すればよい。図3、図4に記載のモジュール形態に即して具体的に記述するなら、図1、図2に記載のごとく、入射する光の波長合分波器内での多重反射を回数が多い側の素子を、波長合分波器2に近づけて実装することで、ΔDを小さくすることができる。
図2の構成に於いて、素子の表面をフィルタに近づけた距離をqとすると光学素子11と光学素子12の光学距離の差ΔDは、下記(2)式で与えられる。
FIG. 6 is a graph plotting the coupling efficiency when w = 5 μm by converting ΔL in the above equation (1) into the optical distance ΔD between the element mounting position and the condensing point.
It shows that the coupling efficiency rapidly deteriorates as ΔD increases. In the module configuration of FIGS. 3 and 4, how to suppress a decrease in coupling efficiency due to the optical path difference of each element from the condensing point is a design issue.
In the optical arrangement shown in FIG. 5, in order to improve the coupling efficiency, the mounting may be performed so that the value of ΔD becomes small as shown in FIG. If specifically described according to the module configuration shown in FIG. 3 and FIG. 4, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the side where the multiple reflection of the incident light within the wavelength multiplexer / demultiplexer is more frequent. By mounting this element close to the wavelength multiplexer /
In the configuration of FIG. 2, if the distance that the surface of the element is close to the filter is q, the optical distance difference ΔD between the
・・・・・・・・・・・・・・・ (2)
つまり、素子表面をフィルタに近づけた距離分だけ光路差は小さくなる。このとき図6のグラフ中に示すように、結合効率が改善する。
このように、図1、図2の構造により、1本の光ファイバで複数の波長の光を伝送する、波長多重光伝送や1芯双方向光伝送の端末機として用いられる光モジュールに関して、部品点数削減と小型化を実現する光モジュールであって、波長選択フィルタが組み込まれ、光に進行方向に非垂直実装された並行平板透明基板を用いる光モジュールに於いて、部品点数を削減し小型化を図るとともに、各光学素子が高い光結合効率を得ることが可能となる。
(2)
That is, the optical path difference is reduced by the distance that the element surface is close to the filter. At this time, as shown in the graph of FIG. 6, the coupling efficiency is improved.
As described above, with the structure shown in FIGS. 1 and 2, the optical module used as a terminal for wavelength division multiplexing optical transmission or single-core bidirectional optical transmission that transmits light of a plurality of wavelengths through one optical fiber. An optical module that achieves a reduction in the number of points and a reduction in size, with a wavelength selection filter incorporated, and an optical module that uses a parallel-plate transparent substrate that is mounted non-perpendicularly in the direction of travel. In addition, each optical element can obtain high optical coupling efficiency.
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1の光モジュールの概略構成を示す断面図である。図1は、本発明を、3波長を用いた双方向光送受信モジュールのいわゆる光トリプレクサーと呼ばれるモジュールに応用した例である。
図1は、CANパッケージに実装した例で、発光素子11と受光素子(12,13)を搭載したLDサブマウント14、PDサブマウント15がCANステム10上に実装され、波長合分波器2はCANパッケージ3に実装され、トリプレクサー光モジュール1を構成している。LDサブマウント14の厚さは100μmとし、PDサブマウント15の厚さは500μmとした。
図7は、LDサブマウント14とPDサブマウント15の厚さの差と、LDの結合効率の関係を示した図である。
LDサブマント14とPDサブマウント15が同じ厚さ(すなわち差が0μm)の場合、結合効率が−8dBであるのに対し、本実施例の構造のように、LDサブマント14とPDサブマウント15の厚さを400μmとすることにより、結合効率が−3dBに改善することができる。
光学素子(11,12,13)の使用波長は、それぞれ(λ1,λ2,λ3)であり、波長の長短関係はλ1<λ2<λ3である。但し、波長の大小関係はこれに限定されるものではない。光学素子は、図1上で、使用波長の短いほうから長いほうに並べた。
[Example 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical module according to
FIG. 1 shows an example of mounting in a CAN package. An
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the difference in thickness between the LD submount 14 and the PD submount 15 and the coupling efficiency of the LD.
When the LD submount 14 and the PD submount 15 have the same thickness (that is, the difference is 0 μm), the coupling efficiency is −8 dB. On the other hand, as in the structure of this embodiment, the LD submount 14 and the PD submount 15 By setting the thickness to 400 μm, the coupling efficiency can be improved to −3 dB.
The operating wavelengths of the optical elements (11, 12, 13) are (λ1, λ2, λ3), respectively, and the wavelength relationship is λ1 <λ2 <λ3. However, the magnitude relationship between the wavelengths is not limited to this. The optical elements are arranged from the shortest wavelength to the longest wavelength in FIG.
CANパッケージ3内部には波長合分波器の実装を可能とするための凹凸が設けられている。但し、CANパッケージ3内部に波長合分波器が固定できれば十分である。固定の手段は問わない。よって、凹凸を設けることは必須ではなく、凹凸ではなくて、例えば、波長合分波器とパッケージ部材とが嵌合できるように、例えば、パッケージ部材に切り込みが設けられていてもよい。あるいはパッケージ部材は、凹凸と切り込みの両方を備えていてもよい。
波長合分波器2は透明基板5を支持基板とし、一方の面に第1の波長選択フィルタ6と第2の波長選択フィルタ7を隣接して実装し、この面と平行な対向する面に第1のミラー8と第2のミラー9が実装されている。
波長合分波器2の実装は、CANキャップの凹凸への外形合わせで行い、UV硬化樹脂で接着した。ガラス基板の材質はBK7で厚みは1136μmとした。ガラス基板は平面に対する角度が20°となるように実装されており、図2中のz、即ち多重反射のピッチの平面上への射影は500μmである。
The CAN package 3 is provided with irregularities for enabling the mounting of the wavelength multiplexer / demultiplexer. However, it is sufficient if the wavelength multiplexer / demultiplexer can be fixed inside the CAN package 3. The fixing means is not limited. Therefore, it is not essential to provide unevenness. For example, the package member may be provided with a cut so that the wavelength multiplexer / demultiplexer and the package member can be fitted. Or the package member may be provided with both the unevenness | corrugation and the notch | incision.
The wavelength multiplexer /
The wavelength multiplexer /
波長選択フィルタはTa2O5とSiO2からなる誘電体多層膜で構成されている。第1の波長選択フィルタ6はλ1<λth<λ2の分離波長λthを持ち、このλthより短波長の光を透過し、長波長の光を反射する性質をもつフィルタ(いわゆるショートパスフィルタ)とした。第2の波長選択フィルタ7は、分離波長がλ2<λth<λ3のショートパスフィルタとした。
第1のミラー8は第1の波長選択フィルタ6と同じものを用い、第2のミラー9には第2の波長選択フィルタ7と同じものを用いた。
光学素子集積化基板上の光発素子11にはマイクロレンズを集積した垂直出射型LDを用いた。発光素子11には端面出射型LDを用いることも可能であるが、実装上の簡便さから垂直出射型が望ましく、光結合の容易さや部品点数削減の観点からレンズ集積型が望ましい。
同様の理由で受光素子(12,13)も面入射型が望ましい。アンプやコンデンサもCAN内に実装されるが、それらは通常の場合と同様なので図示していない。
透明基板5の材質は使用する波長に対して透明であれば良く限定されるものではないが、安価で加工精度の良いものが望ましい。この条件を満たすものとして本例ではBK7を用いたが、他のガラス材料、誘電体、半導体を用いてももちろんよい。
The wavelength selection filter is composed of a dielectric multilayer film made of Ta 2 O 5 and SiO 2 . The first
The
As the
For the same reason, it is desirable that the light receiving elements (12, 13) are of the surface incident type. An amplifier and a capacitor are also mounted in the CAN, but they are not shown because they are the same as usual.
The material of the
本構成例の動作を説明する。発光素子11から出射されたλ1の波長の光は、第1の波長選択フィルタ6に到達する。λ1の波長の光は、第1の波長選択フィルタ6を透過し、透明基板5で屈折し光路を平行移動し、パッケージレンズ4を介して外部の光ファイバと光接続される。
一方、光ファイバから出射されたλ2とλ3の波長が合波した光は、透明基板5に入射し、屈折を受けた後、第1の波長選択フィルタ6に到達する。λ2,λ3の波長の光は反射されて、対向する第1のミラー8に到達する。第1のミラー8は第1の波長選択フィルタ6と同じものなので、λ2,λ3の波長の光は再度反射される。ここで、ミラー8に第1の波長選択フィルタ6と同じものを用いたのは、λ1の波長の光に対する阻止能を向上させる為である。
発光素子11から出射されたλ1の波長の光は、レンズ4の表面やファイバ端面その他の場所でわずかに反射され、戻り光となって再び入射する。このλ1の波長の戻り光はわずかな光量であっても、受光素子(12,13)に入射するとノイズになる。λ1の波長の戻り光は第1の波長選択フィルタ6を透過するが、わずかな量が反射される。そこで第1のミラー8でもう一度透過させ、更に光量を減らしている。
以上のような理由で、本実施例では、第1のミラー8に第1の波長選択フィルタ6と同じものを用いているが、波長分離の仕様が厳しくない場合は、通常の波長依存性のないミラーを用いて十分である。
The operation of this configuration example will be described. The light having the wavelength of λ1 emitted from the
On the other hand, the light having the combined wavelengths of λ2 and λ3 emitted from the optical fiber enters the
The light having the wavelength of λ1 emitted from the
For the reasons as described above, in this embodiment, the
第1のミラー8で反射された光は再びフィルタ面へと入射する。最も素朴な設計では、第1のミラー8で一回反射された光は、第2の波長選択フィルタ7に入射する構成となるが、本構成では第1のミラー8からの反射光は再び第1の波長選択フィルタ6上へと入射し、第1の波長選択フィルタ6と第1のミラー8の間をもう一往復させる設計としている。
これは、発光素子11と受光素子12の間隔を多重反射のピッチの射影より大きくするためである。高速で駆動する発光素子は、受光素子側に対するノイズ源(これを電気的クロストークと呼ぶ)となる恐れがあるためである。電気的クロストークその他特段の理由がない場合は、ガラス基板内の多重反射のピッチと素子の実装ピッチを一致させて反射回数を最小にする構成が望ましい。
第1の波長選択フィルタ6と第1のミラー8との間を二往復した光は、第2の波長選択フィルタ7に入射する。ここで波長λ2の光と波長λ3の光とが分離され、λ2の波長の光は、第2の波長選択フィルタ7を透過し屈折を受けて、受光素子12に垂直に入射する。
一方、λ3の波長の光は反射されて第2のミラー9へと入射する。第2のミラー9には、第1のミラー8の場合と同様の理由で、第2の波長選択フィルタ7と同じ誘電体多層フィルタを用いる。第2のミラー9で反射された光はフィルタのない界面(但しARコート有)を透過し、受光素子13に入射する。
The light reflected by the
This is to make the interval between the light emitting
The light that has reciprocated twice between the first
On the other hand, light having a wavelength of λ3 is reflected and enters the
[実施例2]
図8は、本発明の実施例2の光モジュールの概略構成を示す断面図である。
本実施例は、光学素子毎に別体にサブマウントを用いて、各サブマウントの厚さを違えたものである。
図8に示されるように、発光素子11は、厚さt1のLDサブマウント14に、第1の受光素子12は、厚さt2のPDサブマウント15に、第2の受光素子13は、厚さt3のPDサブマウント16にそれぞれ搭載されている。このときサブマウントの厚さの関係はt1<t2<t3とし、光路差を短縮している。
[Example 2]
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical module according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, submounts are used separately for each optical element, and the thickness of each submount is different.
As shown in FIG. 8, the
[実施例3]
図9は、本発明の実施例3の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例では、3つの光学素子のサブマウントを共通化した、発光素子11、受光素子(12,13)に共通な共通サブマウント19を用いた。共通サブマウント19は、図9に示されるように階段構造になっており、素子表面の高さを変える機能をもつ。本実施例では、二段階の階段構造としたが、三段階にすることも可能である。
本実施例のように、共通サブマウント19を用いることにより、前述の実施例2のように、光学素子毎、個別にサブマント(図8の16,17,18)を用いる場合に比して、位置合わせが一回で済むので製造工程が容易となる。
この図9の断面図で示した光モジュールの平面構造を説明するため、図9−1にCANステム10上の部品レイアウトの鳥瞰図を示す。この図9−1に示すように、一般に、受光素子13からの出力信号が入力されるアンプとして機能する半導体ICチップがCANキャップ内に実装される。本実施例では、半導体チップICを、共通サブマウント19とは別体のチップ用のサブマウント19−1上に実装した。このとき、チップ用サブマウント19−1の厚さは、共通サブマウント19の受光素子13が搭載される領域の厚さとほぼ同じ厚さとした。このような厚みの半導体チップ用のサブマウント19−1を採用することで、受光素子13と半導体チップICとの間を接続するボンティングワイヤ(BW)の長さを短くできるので、発光素子11に入力される信号の配線、受光素子12から出力される出力信号の配線、電源やグランドの配線との間で生じる電気的な干渉を抑制できている。図9−1では、共通サブマウント19と半導体チップサブマウント19−1とを配線で繋いでいるのでこの両者の高さをあわせたが、例えば、半導体ICチップに直接配線する場合には、共通サブマウント19と半導体ICチップの表面の高さが同じになるように、サブマウント19−1の厚さを調整し、BWの長さを短くする。この部品レイアウトは、共通サブマウント19を発光素子11が搭載された厚さの薄い搭載領域と、受光素子(12、13)が搭載された厚さの厚い搭載領域の間で2つに分離した状態とすることで、他の実施例にも適用できることはいうまでもない。
なお、図9−1において、TLPは端子ピンである。また、実際は、CANステム10は所定の厚みがあるが、図9−1では、太線で表している。
[Example 3]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical module according to Embodiment 3 of the present invention. In this embodiment, the
By using the
In order to explain the planar structure of the optical module shown in the sectional view of FIG. 9, a bird's-eye view of the component layout on the CAN stem 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 9A, generally, a semiconductor IC chip that functions as an amplifier to which an output signal from the
In FIG. 9A, TLP is a terminal pin. In actuality, the CAN stem 10 has a predetermined thickness, but in FIG.
[実施例4]
図10は、本発明の実施例4の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例では、受光素子(12,13)を搭載したPDサブマウントを、二段重ねることにより、高さを変えている。素子搭載の手順は、最初にPDサブマント15に受光素子(12,13)を搭載する。次にステム10上に土台となるサブマウント20を実装する。次に土台サブマウント20上に受光素子(12,13)搭載済みのPDサブマウント15を実装する。
[Example 4]
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical module according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the height is changed by overlapping two stages of PD submounts on which the light receiving elements (12, 13) are mounted. In the element mounting procedure, the light receiving elements (12, 13) are first mounted on the
[実施例5]
図11は、本発明の実施例5の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例では、段差付CANステム21を用いて、光学素子11より、受光素子(12,13)の表面が波長合分波器2に近づくようにしている。
図11に記載の構造では、ステムの一部が座ぐられており、その部分に発光素子11をLDサブマウント14ごとはめ込む形で実装する形態になっているが、例えば、受光素子部分が高くなっている構造など、他の形態でも同様の効果が得られる。
[Example 5]
FIG. 11: is sectional drawing which shows schematic structure of the optical module of Example 5 of this invention. In the present embodiment, the stepped CAN stem 21 is used so that the surface of the light receiving element (12, 13) is closer to the wavelength multiplexer /
In the structure shown in FIG. 11, a part of the stem is seated, and the
[実施例6]
図12は、本発明の実施例6の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例は、本発明を2波長一芯双方向(BIDI:Bi-Directional)モジュールに応用した構成例である。
図12に示されるようにBIDIモジュール40は、CANステム30と波長合分波器22とCANパッケージ23から構成される点で、前述の実施例1と同様である。但し、BIDIモジュールでは、上り一波長、下り一波長の計二波長で送受信を行うので、光学素子は発光素子31と受光素子32のみである。図12に示されるように、PDサブマウント34の厚さをLDサブマウント33より厚くしており、発光素子31の高結合効率化を図っている。
[Example 6]
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical module according to
As shown in FIG. 12, the
[実施例7]
図13は、本発明の実施例7の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例は、本発明をファイバ付きの所謂ピグテイル型のモジュールに応用した例である。図13に示されるように、同軸方モジュール筐体51に、前述の実施例1のトリプレクサー光モジュール1が実装され、更にフェルール付きファイバ52が実装されている。
本実施例では、ピグテイル型モジュールの例を示したが、同様の構成で、レセクタブル型モジュールも構成可能である。
[Example 7]
FIG. 13: is sectional drawing which shows schematic structure of the optical module of Example 7 of this invention. In this embodiment, the present invention is applied to a so-called pigtail type module with a fiber. As shown in FIG. 13, the triplexer
In the present embodiment, an example of a pigtail type module has been described, but a re-sectorable module can be configured with the same configuration.
[実施例8]
図14、図15は、本発明の実施例8の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例のモジュールは光学素子のみを予め一つのパッケージにまとめ、これと波長合分波器を別のパッケージに実装したのが特徴である。
本モジュールの構成は、図14に示すように、平面型パッケージ110に、光学素子搭載CANパッケージ101と、波長合分波器102とレンズ103とシングルモードファイバ104が実装されている。
光学素子搭載CANパッケージ101の構成は図15に示す通りで、発光素子113がLDサブマウント116に、受光素子(114,115)がLDサブマウント116より厚いPDサブマウント117に搭載されており、LDサブマウント116、PDサブマウント117はCANステム118に実装されている。
本実施例では、平面型パッケージの例を示したが、平面型以外のモジュール筐体、例えば同軸型のパッケージを用いてもよい。
[Example 8]
14 and 15 are sectional views showing a schematic configuration of the optical module according to the eighth embodiment of the present invention. The module of this embodiment is characterized in that only the optical elements are preliminarily assembled in one package, and this and the wavelength multiplexer / demultiplexer are mounted in another package.
As shown in FIG. 14, the configuration of this module includes an optical element mounting
The configuration of the optical element mounting
In the present embodiment, an example of a planar package is shown, but a module housing other than the planar package, for example, a coaxial package may be used.
[実施例9]
図16は、本発明の実施例9の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例は平面型パッケージに実装しトリプレクサーモジュールを構成した例である。図16に示すように、トリプレクサーモジュールの構成は、平面型パッケージ137に、発光素子126を搭載したLDサブマウント129と、受光素子(127,128)を搭載したPDサブマウント130と、波長合分波器122、レンズ123、シングルモードファイバ124が実装されている。
図16に示すように、本実施例では、光学素子を表面実装したLDサブマウント129、PDサブマウント130を、平面型パッケージの底面から垂直に屹立する形態で実装する。その際に、図に示すようにPDサブマウント130が、LDサブマウント129よりも波長合分波器122に近づくように実装する。
平面型パッケージとしては、例えばバタフライ型パッケージを用いても良い。図16に示した形態では3波長対応になっているが、更に波長数を増やしても比較的容易に対応できるのが本実施例の特徴である。
[Example 9]
FIG. 16: is sectional drawing which shows schematic structure of the optical module of Example 9 of this invention. This embodiment is an example in which a triplexer module is configured by being mounted on a planar package. As shown in FIG. 16, the triplexer module has the following structure: a
As shown in FIG. 16, in this embodiment, the LD submount 129 and the PD submount 130 on which the optical elements are surface-mounted are mounted in a form that stands vertically from the bottom surface of the planar package. At that time, the
As the planar package, for example, a butterfly package may be used. In the form shown in FIG. 16, three wavelengths are supported, but the feature of this embodiment is that it can be handled relatively easily even if the number of wavelengths is further increased.
[実施例10]
図17は、本発明の実施例10である光モジュールの概略構成を示す断面図である。図17は、本発明を、RGBの三原色の光源を用いた光送信モジュールに応用した例である。
図17は、CANパッケージ201に実装した例で、青・緑・赤の発光素子(211,212,213)を搭載したヒートシンク214がCANステム210上に実装され、波長合分波器202はCANパッケージ203に実装されている。
図17に示されるように、光路差を小さくするために、ヒートシンク214上の発光素子(211,212,213)は、出射する光の波長合分波器202内での距離が長い素子ほど、波長合分波器202に近づけて実装されている。発光素子の直上にはレンズ215が実装されている。
各発光素子(211,212,213)の発光波長は、青(例えば400nm〜500nm程度)、緑(例えば500 nm〜580nm程度)、赤(例えば580nm〜750nm程度)のそれぞれの色に対応するものとする。
青色発光素子211にはGaN基板上に形成されたInGaNを活性層とする半導体レーザを用いることができる。緑色発光素子212としては、GaN基板上に形成されたInGaNを活性層とする半導体レーザ、又はZnSe基板上に形成されたZnCdSeを活性層とする半導体レーザを用いることができる。赤色発光素子213としては、GaAs基板上に形成されたInGaP又はInGaAlP量子井戸を活性層とする半導体レーザを用いることができる。
[Example 10]
FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an optical module that is
FIG. 17 shows an example in which the
As shown in FIG. 17, in order to reduce the optical path difference, the light emitting elements (211, 212, 213) on the
The light emission wavelength of each light emitting element (211, 212, 213) corresponds to each color of blue (for example, about 400 nm to 500 nm), green (for example, about 500 nm to 580 nm), and red (for example, about 580 nm to 750 nm). And
For the blue
これらの各レーザ素子は、ヒートシンク214に所定の間隔でジャンクションダウン実装されている。このとき、青、緑、赤と発光波長の短いものから長いものへと図17上で左から順に並べた。
CANパッケージ203内部には波長合分波器202の実装を可能とするための凹凸が設けられている。波長合分波器202は透明ガラス基板205を支持基板とし、一方の面に第1の波長選択フィルタ206と第2の波長選択フィルタ207を隣接して実装し、この面と平行な対向する面にミラー208が実装されている。
波長合分波器の実装は、CANキャップの凹凸への外形合わせで行い、UV硬化樹脂で接着した。ガラス基板の材質はBK7で厚みは1136μmとした。ガラス基板は平面に対する角度が20°となるように実装されており、多重反射のピッチの平面上への射影は500μmである。
波長選択フィルタはTa2O5とSiO2とからなる誘電体多層膜で構成されている。第1の波長選択フィルタ206は青色の光を透過し、緑・赤の光を反射する性質をもつフィルタ(いわゆるショートパスフィルタ)とした。
第2の波長選択フィルタ207は、青・緑の光を透過し、赤の光を反射するショートパスフィルタとした。
ミラー208には、緑・赤の波長の光を反射するTa2O5/SiO2多層膜を用いたが、アルミ等の金属を用いることもできる。
Each of these laser elements is mounted junction-down on the
The
The wavelength multiplexer / demultiplexer was mounted by aligning the outer shape of the CAN cap with the concaves and convexes and adhered with a UV curable resin. The glass substrate was made of BK7 and had a thickness of 1136 μm. The glass substrate is mounted so that the angle with respect to the plane is 20 °, and the projection of the multiple reflection pitch onto the plane is 500 μm.
The wavelength selection filter is composed of a dielectric multilayer film made of Ta 2 O 5 and SiO 2 . The first
The second
As the
レンズ215は、サブマウントガラス基板上に三つのレンズが作りつけられた構造となっている。三つのレンズはそれぞれレーザ光源(211,212,213)からの出射光の広がり角を抑える機能を持つよう設計した。
透明基板205、レンズ215の材質は使用する波長に対して透明であれば良く限定されるものではないが、安価で加工精度の良いものが望ましい。この条件を満たすものとして本例ではBK7を用いたが、他のガラス材料、誘電体、半導体を用いてももちろんよい。
具体的には、発光素子(半導体発光素子)213から出射した赤色の光は、波長合分波器202に到達する。波長合分波器2は光軸に対して非垂直な角度に実装されているので、光は屈折率差で決まる一定の屈折を受けた後、波長合分波器202内を伝播し、ミラー208で反射され、第2の波長選択フィルタ207に到達する。第2の波長選択フィルタ207の直下には、緑色の光を出射する発光素子(半導体発光素子)212が実装されている。第2の波長選択フィルタ207は赤色の光を反射し、緑色の光を透過する性質を持つので、赤色の光と緑色の光は合波され同一の光軸で波長合分波器202内を伝播する。この合波光が第1の波長選択フィルタ206に到達した際には、同様の仕組みで青色の光が合波され、最終的に、赤青緑の三原色の光が合波されてモジュール外に出射される。赤・青・緑のそれぞれの発光素子の発光強度は各素子に接続されている駆動回路によって制御できる。
The
The material of the
Specifically, red light emitted from the light emitting element (semiconductor light emitting element) 213 reaches the wavelength multiplexer /
[実施例11]
図18は、本発明の実施例11の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本実施例は、多波長受信モジュールを構成した例である。受光素子(221,222,223)が搭載されたLDサブマウント(224,225,226)がCANステム210上に実装されている。
本光モジュールの動作は以下の通りである。レンズ204を介してλ1、λ2、λ3の三つの波長が多重化された光が入射する。波長合分波器202に到達した光束は、屈折率差で決まる一定の屈折を受けた後、波長合分波器202内を伝播し、第1の波長選択フィルタ206に到達する。第1の波長選択フィルタ206は、λ1の波長の光を透過し、λ2とλ3の波長の光を反射する性質をもつ。従って、λ1の波長の光は第1の波長選択フィルタ206を透過し、受光素子221に到達し、光信号は電気信号に変換される。
第1の波長選択フィルタ206で反射されたλ2、λ3の波長の光はミラー208でもう一度反射され、第2の波長選択フィルタ207に到達する。第2の波長選択フィルタ207はλ2の波長の光を透過し、λ3の波長の光を反射する性質をもつ。第2の波長選択フィルタ207を透過したλ2の波長の光は受光素子222に入射する。一方、λ3の波長の光はミラー208で今一度反射を受け、最終的に受光素子223に入射する。
サブマウントの厚さは、反射回数が最も多いλ3の波長の光が入射する受光素子223用のLDサブマウント226が最も厚く、λ2の波長の光が入射する受光素子222用のLDサブマウント225が次に厚く、反射しないλ1の波長の光が入射する受光素子221用のLDサブマウント224が最も薄い。
[Example 11]
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical module according to the eleventh embodiment of the present invention. The present embodiment is an example in which a multi-wavelength receiving module is configured. The LD submount (224, 225, 226) on which the light receiving elements (221, 222, 223) are mounted is mounted on the
The operation of this optical module is as follows. Light in which three wavelengths of λ1, λ2, and λ3 are multiplexed enters through the
The light having the
As for the thickness of the submount, the LD submount 226 for the
[実施例12]
図19、20は、本発明の実施例12の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本モジュールは三種類の波長を合波し送信する光モジュールであり、発光素子のみを予め一つのパッケージにまとめ、これと波長合分波器を別のパッケージに実装している。
本モジュールの構成は、図19に示すように、平面型パッケージ260に、光学素子搭載CANパッケージ251と、波長合分波器252とレンズ253とシングルモードファイバ254が実装されている。
光学素子搭載CANパッケージ251は、素子が搭載されたCANステム263とレンズ261付のCANキャップ262から構成される。CANステム263上には、ヒートシンク264が作り込まれており、その上に、265、266、267の発光素子が高さを変えて搭載されている。
本実施例では、平面型パッケージの例を示したが、平面型以外のモジュール筐体、例えば、同軸型のパッケージを用いてもよい。
[Example 12]
19 and 20 are cross-sectional views showing a schematic configuration of an optical module according to
As shown in FIG. 19, this module has a
The optical element mounting
In the present embodiment, an example of a planar package is shown, but a module housing other than the planar package, for example, a coaxial package may be used.
[実施例13]
図21は、本発明の実施例13の光モジュールの概略構成を示す断面図である。本モジュールは三種類の波長を合波し送信する光モジュールであり、平面型パッケージ317に、307、308、309の三種類の発光素子と、各発光素子に対応した第1のレンズ310と、波長合分波器302と、レンズ303と、シングルモードファイバ305が実装されている。発光素子(307,308,309)は、サブマウント306上に実装されている。
図21に示した実施例では、3波長対応になっているが、更に波長数を増やしても比較的容易に対応ででるのが本実施例の特徴である。
以上説明したように、前述の各実施例によれば、複数の波長の光を合波して送信する光送信モジュール、あるいは合波された光を波長ごとに分波して受信する光受信モジュール、あるいは一芯双方向光送受信モジュールに関して、低損失な光学特性及び高信頼性を保ちつつ、光部品数、実装工程数を大幅削減すると同時に、各光学素子の高い結合効率が実現可能な光モジュールを提供することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
[Example 13]
FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the optical module according to the thirteenth embodiment of the present invention. This module is an optical module that multiplexes and transmits three types of wavelengths. The
Although the embodiment shown in FIG. 21 is compatible with three wavelengths, the feature of this embodiment is that it can be handled relatively easily even if the number of wavelengths is further increased.
As described above, according to each of the above-described embodiments, an optical transmission module that multiplexes and transmits light of a plurality of wavelengths, or an optical reception module that demultiplexes and receives the combined light for each wavelength. Or, for single-core bidirectional optical transceiver modules, while maintaining low loss optical characteristics and high reliability, optical modules that can significantly reduce the number of optical components and mounting processes and at the same time realize high coupling efficiency of each optical element Can be provided.
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
1 トリプレクサー光モジュール
2,22,102,122,202,252,302,394 波長合分波器
3,23,112,203,262,373,376 CANパッケージ
4,24,103,111,123,204,215,253,261,268,303,310,371,374,381 レンズ
5,25,105,205 透明基板(ガラス基板)
6,7,26,106,107,206,207,377,383,397,398,399 波長選択フィルタ
8,9,27、108,109,208,395,396 ミラー
10,30,118,210,263 CANステム
11,31,113,126,265,266,267,307,308,309,375,382 発光素子
12,13,32,114,115,127,128,221,222,223,372,386 受光素子
14,15,16,17,18,33,34,116,117,129,130,224,225,226,306 サブマウント
19 共通サブマント
19−1 半導体チップ用のサブマント
20 土台サブマウント
21 段差付CANステム
40 BIDIモジュール
51 ピグテイルモジュール筐体
52,104,124,254,305,370,380 シングルモードファイバ
101,251 光学素子搭載CANパッケージ
110 パッケージ
121 平面型トリプレクサーモジュール
137,260,317 平面型パッケージ
201 RGB3波長送信モジュール
211 青色発光素子
212 緑色発光素子
213 赤色発光素子
214,264 ヒートシンク
301 平面型光送信モジュール
378,387 一芯双方向光モジュールのパッケージ
384 透明基板
385 支持部材
390 出射光
391 入射光
392,403,404,405 ファイバ
393,400,401,402 ロッドレンズ
406,407,408 半導体発光素子あるいは受光素子
WB ワイヤ
IC 半導体チップ
TLP 端子ピン
1 Triplexer
6, 7, 26, 106, 107, 206, 207, 377, 383, 397, 398, 399 Wavelength selection filter 8, 9, 27, 108, 109, 208, 395, 396 Mirror 10, 30, 118, 210, 263 CAN stem 11, 31, 113, 126, 265, 266, 267, 307, 308, 309, 375, 382 Light-emitting element 12, 13, 32, 114, 115, 127, 128, 221, 222, 223, 372 386 Light-receiving element 14, 15, 16, 17, 18, 33, 34, 116, 117, 129, 130, 224, 225, 226, 306 Submount 19 Common submant 19-1 Submant for semiconductor chip 20 Base submount 21 CAN stem with steps 40 BIDI module 51 Pigtail module Enclosure 52, 104, 124, 254, 305, 370, 380 Single mode fiber 101, 251 Optical element mounted CAN package 110 Package 121 Planar triplexer module 137, 260, 317 Planar package 201 RGB three-wavelength transmission module 211 Blue Light-emitting element 212 Green light-emitting element 213 Red light-emitting element 214, 264 Heat sink 301 Flat type optical transmission module 378, 387 Single-core bidirectional optical module package 384 Transparent substrate 385 Support member 390 Emission light 391 Incident light 392, 403, 404, 405 Fiber 393, 400, 401, 402 Rod lens 406, 407, 408 Semiconductor light emitting element or light receiving element WB Wire IC Semiconductor chip TLP Terminal pin
Claims (11)
前記光素子搭載用基板に対して二次元断面で角度θだけ傾いた状態でパッケージ内に固定された並行平板状基板を有する波長合分波器と、
前記並行平板状基板を挟んで前記光素子搭載用基板と対向する位置に配置されるレンズとを有し、
前記波長合分波器は、前記並行平板状基板上の第1の面に波長選択フィルタと、前記第1の面に対向する第2の面にミラーとを有し、前記レンズあるいは前記光学素子から出射された光が、前記波長合分波器の前記波長選択フィルタ面に非垂直な角度で入射し、前記波長選択フィルタと前記ミラーとの間を光がジグザグに多重反射していく過程で波長の異なる光を分離・重畳する光モジュールであって、
前記少なくとも2つの光学素子の中の第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離は、前記少なくとも2つの光学素子の中の第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短く、
前記第1の光学素子に入射、あるいは、前記第1の光学素子から出射する第1の光は、前記第2の光学素子に入射、あるいは、前記第2の光学素子から出射する第2の光と比して、前記波長合分波器内で反射される回数が多い光であることを特徴とする光モジュール。 An optical element mounting substrate on which at least two optical elements having different working wavelengths are mounted;
A wavelength multiplexer / demultiplexer having a parallel plate-like substrate fixed in a package in a state inclined by an angle θ in a two-dimensional section with respect to the optical element mounting substrate;
A lens disposed at a position facing the optical element mounting substrate across the parallel flat substrate,
The wavelength multiplexer / demultiplexer includes a wavelength selection filter on a first surface on the parallel plate substrate and a mirror on a second surface facing the first surface, and the lens or the optical element. The light emitted from the wavelength multiplexer / demultiplexer is incident on the wavelength selection filter surface of the wavelength multiplexer / demultiplexer at a non-perpendicular angle, and the light is multiply reflected zigzag between the wavelength selection filter and the mirror. An optical module that separates and superimposes light of different wavelengths,
The distance along the traveling direction of light between the first optical element in the at least two optical elements and the wavelength multiplexer / demultiplexer is the second optical element in the at least two optical elements. Shorter than the distance along the traveling direction of light between the wavelength multiplexer / demultiplexer,
The first light incident on the first optical element or emitted from the first optical element is incident on the second optical element or emitted from the second optical element. An optical module, characterized in that the light is reflected more frequently in the wavelength multiplexer / demultiplexer.
前記サブマウントの厚さを変化させて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くすることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A submount on which the at least two optical elements are mounted;
By changing the thickness of the submount, the distance along the light traveling direction between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is changed to the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer. The optical module according to claim 1, wherein the distance is shorter than a distance along a traveling direction of light between the optical module and the optical unit.
前記少なくとも2つの光学素子毎に前記サブマウントを複数枚積層して、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くすることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A submount on which the at least two optical elements are mounted;
A plurality of the submounts are stacked for each of the at least two optical elements, and the distance along the light traveling direction between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is set as the second optical element. 2. The optical module according to claim 1, wherein the distance is shorter than a distance along a traveling direction of light between the element and the wavelength multiplexer / demultiplexer.
前記サブマウントに搭載された前記光学素子を実装するステムに段差を設けて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くすることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A submount on which the at least two optical elements are mounted;
A step is provided in a stem on which the optical element mounted on the submount is mounted, and a distance along a traveling direction of light between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is set to the second optical element. 2. The optical module according to claim 1, wherein the distance between the optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is shorter than a distance along a traveling direction of light.
前記ヒートシンクの厚さを変化させて、前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短くすることを特徴とする請求項1に記載の光モジュール。 A heat sink carrying the at least two optical elements;
By changing the thickness of the heat sink, the distance along the traveling direction of light between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is set as the distance between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer. The optical module according to claim 1, wherein the distance is shorter than the distance along the traveling direction of the light between the optical module and the optical module.
前記光素子搭載用基板に対して二次元断面で角度θだけ傾いた状態でパッケージ内に固定された並行平板状基板を有する波長合分波器と、
前記並行平板状基板を挟んで前記光素子搭載用基板と対向する位置に配置されるレンズとを有し、
前記波長合分波器は、前記並行平板状基板上の第1の面に第1の波長選択フィルタと第2の波長選択フィルタと、前記第1の面に対向する第2の面の一部に第1のミラーと第2のミラーを有し、前記レンズあるいは前記光学素子から出射された光が、前記波長合分波器の前記波長選択フィルタ面に非垂直な角度で入射し、前記波長選択フィルタと前記ミラーとの間を光がジグザグに多重反射していく過程で波長の異なる光を分離・重畳する光モジュールであって、
前記第1の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離は、前記第2の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離よりも短く、
前記第1の光学素子に入射、あるいは、前記第1の光学素子から出射する第1の光は、前記第2の光学素子に入射、あるいは、前記第2の光学素子から出射する第2の光と比して、前記波長合分波器内で反射される回数が多い光であることを特徴とする光モジュール。 An optical element mounting substrate on which the first to third optical elements having different working wavelengths are mounted;
A wavelength multiplexer / demultiplexer having a parallel plate-like substrate fixed in a package in a state inclined by an angle θ in a two-dimensional section with respect to the optical element mounting substrate;
A lens disposed at a position facing the optical element mounting substrate across the parallel flat substrate,
The wavelength multiplexer / demultiplexer includes a first wavelength selection filter, a second wavelength selection filter on a first surface on the parallel plate-shaped substrate, and a part of a second surface facing the first surface. And the light emitted from the lens or the optical element is incident on the wavelength selection filter surface of the wavelength multiplexer / demultiplexer at a non-perpendicular angle, and the wavelength An optical module that separates and superimposes light having different wavelengths in the process of multiple reflections of light in a zigzag manner between a selection filter and the mirror,
The distance along the traveling direction of light between the first optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is along the traveling direction of light between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer. Shorter than the distance
The first light incident on the first optical element or emitted from the first optical element is incident on the second optical element or emitted from the second optical element. An optical module, characterized in that the light is reflected more frequently in the wavelength multiplexer / demultiplexer.
前記第2の光学素子は、前記第2の光が入射する受光素子であり、
前記第1の光学素子から出射された前記第1の光は、前記波長合分波器の前記第1の波長選択フィルタ面に非垂直な角度で入射し、前記第1の波長選択フィルタを透過して前記レンズに入射され、
前記レンズから入射された前記第2の光は、前記波長合分波器の前記第2の面に非垂直な角度で入射し、前記第1の波長選択フィルタと前記第1のミラで複数回反射された後に前記第2の波長選択フィルタに入射し、前記第2の波長選択フィルタを透過して前記第2の光学素子に入射されることを特徴とする請求項6に記載の光モジュール。 The first optical element is a light emitting element that emits the first light,
The second optical element is a light receiving element on which the second light is incident,
The first light emitted from the first optical element is incident on the first wavelength selection filter surface of the wavelength multiplexer / demultiplexer at a non-perpendicular angle and is transmitted through the first wavelength selection filter. Is incident on the lens,
The second light incident from the lens is incident on the second surface of the wavelength multiplexer / demultiplexer at a non-perpendicular angle, and is multiple times by the first wavelength selection filter and the first mirror. The optical module according to claim 6, wherein the optical module is incident on the second wavelength selection filter after being reflected, is transmitted through the second wavelength selection filter, and is incident on the second optical element.
前記第2の光は、前記第3の光学素子に入射、あるいは、前記第3の光学素子から出射する第3の光と比して、前記波長合分波器内で反射される回数が多い光であることを特徴とする請求項6に記載の光モジュール。 A distance between the third optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer is shorter than a distance between the second optical element and the wavelength multiplexer / demultiplexer;
The second light is reflected in the wavelength multiplexer / demultiplexer more frequently than the third light incident on the third optical element or emitted from the third optical element. The optical module according to claim 6, wherein the optical module is light.
前記レンズから入射された前記第3の光は、前記波長合分波器の前記第2の面に非垂直な角度で入射し、前記第1の波長選択フィルタと前記第1のミラで複数回反射され、前記第2の波長選択フィルタに入射した後、前記前記第2の波長選択フィルタと前記第2のミラーとで反射して前記第3の光学素子に入射されることを特徴とする請求項8に記載の光モジュール。 The third optical element is a light receiving element on which the third light is incident,
The third light incident from the lens is incident on the second surface of the wavelength multiplexer / demultiplexer at a non-perpendicular angle, and the third light is applied a plurality of times by the first wavelength selection filter and the first mirror. After being reflected and incident on the second wavelength selective filter, the light is reflected by the second wavelength selective filter and the second mirror and then incident on the third optical element. Item 9. The optical module according to Item 8.
前記サブマウントの厚さを変化させて、前記第1ないし第3の光学素子と前記波長合分波器との間の光の進行方向に沿った距離を異ならせたことを特徴とする請求項9に記載の光モジュール。 A submount on which the first to third optical elements are mounted;
The distance between the first to third optical elements and the wavelength multiplexer / demultiplexer along the traveling direction of light is varied by changing the thickness of the submount. 9. The optical module according to 9.
前記第2のミラーは、前記第2の波長選択フィルタで構成されることを特徴とする請求項6に記載の光モジュール。 The first mirror is composed of the first wavelength selection filter,
The optical module according to claim 6, wherein the second mirror includes the second wavelength selection filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009036085A JP2010191231A (en) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Optical module |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009036085A JP2010191231A (en) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Optical module |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010191231A true JP2010191231A (en) | 2010-09-02 |
Family
ID=42817323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009036085A Pending JP2010191231A (en) | 2009-02-19 | 2009-02-19 | Optical module |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010191231A (en) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013171161A (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical receiving module |
US9243761B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-01-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical assembly and method for assembling the same, and optical module implemented with optical assembly |
WO2016030970A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 住友電気工業株式会社 | Optical assembly |
US9363021B2 (en) | 2012-02-21 | 2016-06-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Receiver optical module including optical de-multiplexer, lenses, and photodiodes vertically arranged to each other within housing |
JP2017055129A (en) * | 2016-11-09 | 2017-03-16 | 住友電気工業株式会社 | Method for manufacturing optical assembly and optical assembly |
JP2019109380A (en) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 日本オクラロ株式会社 | Optical multiplexer, optical subassembly, and optical module |
JP2020076847A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-21 | 三菱電機株式会社 | Optical multiplexer/demultiplexer and optical module having built-in optical multiplexer/demultiplexer |
JP6804698B1 (en) * | 2020-02-21 | 2020-12-23 | 三菱電機株式会社 | Integrated optical module |
WO2023134246A1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | 华为技术有限公司 | Bidirectional optical sub-assembly, optical communication device and system |
-
2009
- 2009-02-19 JP JP2009036085A patent/JP2010191231A/en active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013171161A (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Optical receiving module |
US9363021B2 (en) | 2012-02-21 | 2016-06-07 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Receiver optical module including optical de-multiplexer, lenses, and photodiodes vertically arranged to each other within housing |
US9243761B2 (en) | 2013-02-28 | 2016-01-26 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical assembly and method for assembling the same, and optical module implemented with optical assembly |
US9644805B2 (en) | 2013-02-28 | 2017-05-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Optical assembly and method for assembling the same, and optical module implemented with optical assembly |
WO2016030970A1 (en) * | 2014-08-26 | 2016-03-03 | 住友電気工業株式会社 | Optical assembly |
JP2017055129A (en) * | 2016-11-09 | 2017-03-16 | 住友電気工業株式会社 | Method for manufacturing optical assembly and optical assembly |
JP2019109380A (en) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 日本オクラロ株式会社 | Optical multiplexer, optical subassembly, and optical module |
JP7241461B2 (en) | 2017-12-19 | 2023-03-17 | 日本ルメンタム株式会社 | Optical multiplexer/demultiplexer, optical subassembly and optical module |
JP2020076847A (en) * | 2018-11-07 | 2020-05-21 | 三菱電機株式会社 | Optical multiplexer/demultiplexer and optical module having built-in optical multiplexer/demultiplexer |
JP7154108B2 (en) | 2018-11-07 | 2022-10-17 | 三菱電機株式会社 | Optical multiplexer/demultiplexer and optical module with built-in optical multiplexer/demultiplexer |
JP6804698B1 (en) * | 2020-02-21 | 2020-12-23 | 三菱電機株式会社 | Integrated optical module |
WO2023134246A1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | 华为技术有限公司 | Bidirectional optical sub-assembly, optical communication device and system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8303195B2 (en) | Optical transceiver module | |
US9042731B2 (en) | Optical module having a plurality of optical sources | |
US8340522B2 (en) | Filter assembly and optical module using same | |
JP2010191231A (en) | Optical module | |
US8380075B2 (en) | Optical transceiver module | |
US7616845B2 (en) | Optical module | |
JP2009093101A (en) | Optical module | |
JP4759380B2 (en) | Optical prism for optical communication and optical transceiver module | |
US20140133862A1 (en) | Receiver optical module installing optical demultiplexer and method to produce optical demultiplexer | |
US8265486B2 (en) | Optical communication module | |
US6792181B2 (en) | Wavelength-multiplexing bidirectional optical transmission module | |
US7184621B1 (en) | Multi-wavelength transmitter optical sub assembly with integrated multiplexer | |
US9470846B2 (en) | Wavelength division multiplexing with multi-core fiber | |
JP2003258364A (en) | Optical communication device | |
CN106896447B (en) | Wavelength division multiplexed optical component with high density optical interconnect module | |
JP2009151106A (en) | Single-core bidirectional optical device | |
US9389366B2 (en) | Optical modules for wavelength multiplexing | |
JP2009283516A (en) | Optical functional integrated element | |
US11474311B1 (en) | Parabolic lens device for use in optical subassembly modules | |
KR102252682B1 (en) | Multi-channel optical module device and manufacturing method thereof | |
KR20110044048A (en) | Surface mounting type multi-wavelength filter module | |
JP3011735B2 (en) | Optical module | |
CN210605101U (en) | Multipath wavelength demultiplexing light receiving component based on optical waveguide | |
KR20220039506A (en) | Stacked optical communication module and manufacturing method thereof | |
CN112051647A (en) | Light transmission prism, light output device and light input device |