JP2010250086A - 光通信モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】第１素子と第２素子の間隔を小さくすることができ、小型化を図ることのできる光通信モジュールを提供する。
【解決手段】複数波長の光を波長毎に分岐する分波素子２を備え、分波素子２で分岐された各光を受光する複数の受光部８ａを有し、分波素子２は、入射する複数波長の光を波長毎に異なる角度で出射する第１素子３と、第１素子３からの各光を入射させ複数波長の光の入射方向と平行な方向にそれぞれ出射する第２素子４とからなり、第２素子４と第１素子３の間の光路上には第１素子３からの各光を反射させて第２素子４に入射させる反射体５が設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数波長の光を波長毎に受信する光通信モジュールに関し、特に分波素子を複数組み合わせて各波長の光を所定方向及び所定間隔で受光できる光通信モジュールに関する。

従来、光通信において複数波長の光を用いる波長分割多重の技術が知られている。波長分割多重による光通信は、通信容量を大きくすることができる一方で、光通信モジュールにおいて光を波長毎に分岐しなければならず、そのための構成が必要となる。

このため、入射光に対して光軸方向に複数のミラーを設け、各ミラーは特定波長帯のみを反射させてそれ以外の光を透過させる特性を有するように構成し、各ミラーで波長毎に光が分岐されるようにしたものが知られている。しかし、このような構成では特定波長帯のみを反射させるようなミラーが高価であるため、コストダウンを図るのが困難であるという問題があった。

そこで、複数波長の光を受信する光通信モジュールにおいて、回折格子などを有する分波素子を設け、この分波素子によって光を波長毎に異なる方向に分岐するものが知られている。この場合には、分波素子が１つでよく、しかも安価に形成することができるので、コストダウンを図ることができる。このような光通信モジュールとしては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。

この場合における光通信モジュールの概要図を図５に示している。この図に示すように、従来の光通信モジュールは、入射光に対して傾斜状に分波素子５０が配置され、分波素子５０の表面には回折格子５１が形成され、この回折格子５１によって複数波長の光が波長毎に分岐される。分岐された各光は、レンズ５２ａを複数配列したレンズアレイ５２に入射され、各レンズ５２ａで受光部５３ａに集光される。受光部５３ａは、レンズ５２ａに対応して複数が配列された受光アレイ５３に形成される。

図５のような構成において、１つの分波素子５０で光を波長毎に分岐した場合、分岐された光は分波素子５０に入射する光に対して傾斜状に出射されることとなる。例えば、図５に示すように、分波素子５０からの出射光である第１の波長の光Ｌ１は、レンズ５２ａに入射して直下の受光部５３ａに結像される。ここで、入射光の波長に変動が生じた場合、分岐された光Ｌ１’（図中点線で示されている）は、光Ｌ１の場合と異なる角度でレンズ５２ａに入射する。このようにレンズ５２ａに対する入射角度が変化すると、レンズ５２ａから出射される光の角度が変化し、受光部５３ａの位置に結像できなくなるため、受光部５３ａでうまく受光できないことがあった。

このような問題が生じないようにするためには、分波素子を２つ設け、第１素子で光を分岐させ、さらに第１素子と同様に構成された第２素子を通すことによって、光を分岐させたまま入射光と平行な方向に光を出射させることが考えられる。これによれば、分波素子による出射光の角度に変動が生じても、レンズに対する入射角度は変化しないので、受光部において安定的に受光することができる。このような光通信モジュールとしては、例えば特許文献２に挙げるようなものがある。

特開２００６−２５１７８７号公報 特開２００４−２４０２１５号公報

分波素子を用いる光通信モジュールは、第１素子によって光が所定角度毎に分岐されるため、各光間のピッチは第１素子から第２素子までの距離によって決まることとなる。各光間のピッチが小さいと、クロストーク等が生じる可能性もあり、したがって分岐される光のピッチはある程度以上確保する必要がある。このため、従来の光通信モジュールでは、第１素子と第２素子の間隔を大きく取る必要があって、モジュールが大型化してしまうという問題があった。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、第１素子と第２素子の間隔を小さくすることができ、小型化を図ることのできる光通信モジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る光通信モジュールは、複数波長の光を波長毎に分岐する分波素子を備え、該分波素子で分岐された各光を受光する複数の受光部を有した光通信モジュールにおいて、
前記分波素子は、入射する前記複数波長の光を波長毎に異なる角度で出射する第１素子と、該第１素子からの各光を入射させ前記複数波長の光の入射方向と平行な方向にそれぞれ出射する第２素子とからなり、該第２素子と前記第１素子の間の光路上には前記第１素子からの各光を反射させて前記第２素子に入射させる反射体が設けられることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光通信モジュールは、前記第１素子と第２素子は互いに角度をなして傾斜対向するように配置されることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光通信モジュールは、前記分波素子を構成する第１素子と第２素子はそれぞれ表面に回折格子を有してなることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る光通信モジュールは、前記第２素子からの各光を前記各受光部に対して垂直に入射させる方向に反射させる複数のミラー部を設け、該ミラー部はそれぞれ前記第２素子からの各光の光軸方向に所定間隔ずつ離隔して配置されることを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る光通信モジュールは、前記複数のミラー部は一体的なミラー部材に設けられてなることを特徴として構成されている。

本発明に係る光通信モジュールによれば、分波素子は、入射する複数波長の光を波長毎に異なる角度で出射する第１素子と、第１素子からの各光を入射させ複数波長の光の入射方向と平行な方向にそれぞれ出射する第２素子とからなり、第２素子と第１素子の間の光路上には第１素子からの各光を反射させて第２素子に入射させる反射体が設けられることにより、第１素子と第２素子を近接配置しつつ第１素子から第２素子までの光路長を十分に確保することができ、モジュールの小型化を図ることができる。

また、本発明に係る光通信モジュールによれば、第１素子と第２素子は互いに角度をなして傾斜対向するように配置されることにより、分波素子を省スペースに構成することができ、モジュールの更なる小型化を図ることができる。

さらに、本発明に係る光通信モジュールによれば、分波素子を構成する第１素子と第２素子はそれぞれ表面に回折格子を有してなることにより、光を波長毎に異なる角度に出射する第１素子と第２素子を、安価に製造することができる。

さらにまた、本発明に係る光通信モジュールによれば、第２素子からの各光を各受光部に対して垂直に入射させる方向に反射させる複数のミラー部を設け、ミラー部はそれぞれ第２素子からの各光の光軸方向に所定間隔ずつ離隔して配置されることにより、分波素子からの分岐された光のピッチを調整して、集光レンズ及び受光部に入射させることができる。

そして、本発明に係る光通信モジュールによれば、複数のミラー部は一体的なミラー部材に設けられてなることにより、ミラー部材の位置合わせによって全てのミラー部が位置合わせされることとなるので、モジュールの組立を容易にすることができる。

本実施形態における光通信モジュールの概要図である。 レンズアレイと受光アレイ付近の拡大概要図である。 アパーチャーを設けたレンズアレイと受光アレイ付近の拡大概要図である。 他の形態のアパーチャーを設けたレンズアレイと受光アレイ付近の拡大概要図である。 従来の光通信モジュールの概要図である。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における光通信モジュールの概要図を示している。本実施形態の光通信モジュールは、光ファイバー１から入射された複数波長の光を、波長毎に分岐させて各光を受光アレイ８の受光部８ａ、８ｂ、８ｃで受光するものである。本実施形態では、光ファイバー１からの光を３つの波長に分岐させるものとする。

光通信モジュールは、複数波長の光を波長毎に分岐させるために、分波素子２を備えている。分波素子２は、第１素子３と第２素子４の２つの素子によって構成されている。第１素子３は入射光に対して傾斜状に配置され、第２素子４は第１素子３に対して傾斜状に配置されている。これらの第１素子３と第２素子４は、光通信モジュール内において互いに角度をなした傾斜対向状に近接配置されている。また、第１素子３から出射した光の光路上には、この光を反射させて第２素子４に入射させる反射体５が配置されている。

分波素子２を構成する第１素子３は、光ファイバー１からの光が入射する面に回折格子３ａを有しており、この回折格子３ａによって光を波長毎に異なる角度に出射させることができる。光ファイバー１からの入射光の第１素子３に対する入射角度をθinとしたときに、複数波長のうち第１波長の光はθ1の角度で第１素子３から出射する。また、第２波長の光はθ2の角度で、第３波長の光はθ3の角度で、それぞれ出射する。

第１素子３からの出射光の光路上に配置された反射体５は、光ファイバー１からの入射光と垂直な方向を向くミラー５ａを有している。第１素子３からの第１波長の光と第２の波長の光及び第３の波長の光は、それぞれミラー５ａに反射されて第２素子４側に向かう。

分波素子２を構成する第２素子４は、反射体５からの光が入射する面に回折格子４ａを有しており、この回折格子４ａによって波長毎の光をそれぞれ光ファイバー４からの入射光と平行な方向に出射させることができる。また、第２素子４は、第１素子３と反対向きの傾斜であって、第１素子３のミラー５ａに対する角度と同じ角度で、ミラー５ａに対して傾斜するように配置される。

第１素子３の回折格子３ａと第２素子４の回折格子４ａとがなす角度が、第１素子３の光ファイバー１からの光に対する傾斜角度θinの２倍の角度であれば、各波長の光における第１素子３からの出射角度と第２素子４に対する入射角度が同じとなるので、第２素子４の回折格子４ａを第１素子３の回折格子３ａと同じ特性とすることで、各光を光ファイバー１からの光と平行な方向に出射させることができる。すなわち、第１素子３と第２素子４を同じ部品で構成できるので、コストダウンを図ることができる。

このように構成すると、第１波長の光は第２素子４に対してθ1の角度で入射し、第２波長の光は第２素子４に対してθ2の角度で入射し、第３波長の光は第２素子４に対してθ3の角度で入射し、いずれの光もθoutの角度で出射する。ここで、第２素子４の回折格子４ａは、第１素子３の回折格子３ａと同じ特性を有していることにより、θoutはθinと同じ角度であり、第１素子３と第２素子４は前述の通りの配置がなされているので、第２素子４から出射する各光は、いずれも光ファイバー１からの入射光と平行に出射されることとなる。

第２素子４から出射される各光のピッチは、第１素子３から反射体５を経て第２素子４に入射するまでの光路の長さによって定まる。このため、波長毎の各光のピッチをある程度確保するためには、光路の長さもある程度以上必要となるが、本実施形態では第１素子３と第２素子４の間に反射体５を設けているため、小さい空間内で光路長を充分に確保することができる。したがって、光通信モジュールの小型化を図ることができる。

分波素子２を出射された各光は、これらの光に対して４５°の角度をなすようにそれぞれ配置された第１ミラー部６ａと第２ミラー部６ｂ及び第３ミラー部６ｃを備えたミラー部材６によって直角な方向に反射される。ミラー部材６は、第１ミラー部６ａと第２ミラー部６ｂ及び第３ミラー部６ｃが、それぞれ入射する光の光軸方向に離隔して配置された階段状の構成を有しており、各ミラー部の間隔によって反射された各光のピッチが定まる。

ミラー部材６で反射された各光は、複数のレンズ７ａ、７ｂ、７ｃを備えたレンズアレイ７に入射され、受光アレイ８に設けられる受光部８ａ、８ｂ、８ｃに対して、それぞれの光が集光される。これらレンズ及び受光部のピッチに合わせて、ミラー部材６における各ミラー部の間隔が設定される。また、ミラー部材６で反射された各光は、各光に対応する各レンズ７ａ、７ｂ、７ｃまたは各受光部８ａ、８ｂ、８ｃに対して、垂直方向に入射される。

このように、所定間隔毎に設けられるミラー部６ａ、６ｂ、６ｃを有したミラー部材６によって、分波素子２で分岐された光を反射させるようにしたことで、レンズアレイ７及び受光アレイ８におけるレンズや受光部のピッチに合わせて光のピッチを調整することができる。また、各ミラー部６ａ、６ｂ、６ｃが一体的なミラー部材６に形成されているので、ミラー部材６の位置合わせのみで全てのミラー部の位置合わせが可能となり、光通信モジュールの組立を容易にすることができる。

図２には、レンズアレイ７と受光アレイ８付近の拡大概要図を示している。この図には、第１の波長の光Ｌ１のレンズアレイ７を介して受光アレイ８に受光される光路が示されている。光ファイバー１からの光の波長が変動した場合、レンズアレイ７の入射位置において第１の波長の光Ｌ１’は光Ｌ１に対して平行に移動する。この移動量がレンズ７ａの直径の範囲内であれば、レンズ７ａによる集光位置は受光部８ａの位置となり、波長の変動があっても確実に受光部８ａに光を受光させることができる。

図３には、アパーチャー９を設けたレンズアレイ７と受光アレイ８付近の拡大概要図を示している。この図に示すように、レンズアレイ７の手前にアパーチャー９を設けるようにすることもできる。アパーチャー９は、中央部に光を通過させる孔を有した部材であり、予期せぬ波長変動等によるノイズが受光部８ａに入射しないようにすることができる。また、図４には別の形態のアパーチャー９を設けたレンズアレイ７と受光アレイ８付近の拡大概要図を示している。この図に示すように、アパーチャー９はレンズアレイ７の受光アレイ８側に配置するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態において分波素子２は、光ファイバー１から入射する光を３つの波長の光に分岐するものを示したが、分岐数は光ファイバー１からの光に含まれる波長数に応じて設定することができ、２つ以上であればよい。

１ 光ファイバー
２ 分波素子
３ 第１素子
３ａ 回折格子
４ 第２素子
４ａ 回折格子
５ 反射体
５ａ ミラー
６ ミラー部材
６ａ 第１ミラー部
６ｂ 第２ミラー部
６ｃ 第３ミラー部
７ レンズアレイ
７ａ レンズ
８ 受光アレイ
８ａ 受光部

Claims (5)

1. 複数波長の光を波長毎に分岐する分波素子を備え、該分波素子で分岐された各光を受光する複数の受光部を有した光通信モジュールにおいて、
   前記分波素子は、入射する前記複数波長の光を波長毎に異なる角度で出射する第１素子と、該第１素子からの各光を入射させ前記複数波長の光の入射方向と平行な方向にそれぞれ出射する第２素子とからなり、該第２素子と前記第１素子の間の光路上には前記第１素子からの各光を反射させて前記第２素子に入射させる反射体が設けられることを特徴とする光通信モジュール。
2. 前記第１素子と第２素子は互いに角度をなして傾斜対向するように配置されることを特徴とする請求項１記載の光通信モジュール。
3. 前記分波素子を構成する第１素子と第２素子はそれぞれ表面に回折格子を有してなることを特徴とする請求項１または２記載の光通信モジュール。
4. 前記第２素子からの各光を前記各受光部に対して垂直に入射させる方向に反射させる複数のミラー部を設け、該ミラー部はそれぞれ前記第２素子からの各光の光軸方向に所定間隔ずつ離隔して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光通信モジュール。
5. 前記複数のミラー部は一体的なミラー部材に設けられてなることを特徴とする請求項４記載の光通信モジュール。

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