JP2012027410A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体レーザ素子を備えた、光通信で利用される光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module used in optical communication, which includes a semiconductor laser element.
光通信に用いられる、半導体レーザ(LD:Laser Diode)を備えた光モジュールにおいて、LDから光信号の伝送路である光ファイバへの光路上で反射が発生し、反射戻り光となってLDへ戻ると、LDのレーザ発振が不安定となる。これを防ぐために、光モジュールではLDの反射戻り光対策を施しておく必要がある。 In an optical module equipped with a semiconductor laser (LD: Laser Diode) used for optical communication, reflection occurs on the optical path from the LD to the optical fiber that is the transmission path of the optical signal, and the reflected light is returned to the LD. When returning, the laser oscillation of the LD becomes unstable. In order to prevent this, it is necessary to take measures against reflected light from the LD in the optical module.
反射戻り光対策としては、一方向からの光(送信光)は損失なく透過させるが、逆方向からの光(反射戻り光)を遮断し透過させない機能、すなわち光の一方向透過機能を有するアイソレータを、LDと光ファイバとの間に配設する方法が考えられる。
図6及び図7は、特許文献1に開示の光モジュールで用いられるアイソレータを説明する図である。
As a countermeasure against reflected return light, an isolator having a function of transmitting light from one direction (transmitted light) without loss, but blocking and not transmitting light from the reverse direction (reflected return light), that is, a one-way transmission function of light. Can be considered between the LD and the optical fiber.
6 and 7 are diagrams illustrating an isolator used in the optical module disclosed in
図6に示すように、光アイソレータ100は、透過する光の偏波方向を45度回転するファラデー回転子100a、所定の偏波方向を有する光のみを透過する偏光子100b,100cから構成されている。なお、本明細書では、LD101からの送信光が進む方向を順方向及びこの送信光の反射戻り光が進む方向を逆方向といい、図6における紙面と垂直方向であるLD101の発振偏波方向をA方向という。ファラデー回転子100aは、順方向と逆方向で偏波方向を同方向に、A方向に対して45度回転し、また、偏光子100bは、偏波方向がA方向に対して0度の光のみを透過するように配設され、偏光子100cは、偏波方向がA方向に対して45度の光のみを透過するように配設されている。
As shown in FIG. 6, the
LD101から出射された送信光は、図7(A)に示すように、特定の方向すなわちA方向に振動する偏光であり、偏光子100bを透過された後もその偏波方向は変わらず、図7(B)に示すようにA方向のままである。また、偏光子100bを透過しファラデー回転子100aを透過した送信光は、図7(C)に示すように、偏波方向がA+45度方向となり、偏光子102bを透過し、図7(D)に示すように、偏波方向がA+45度方向の状態のまま、光ファイバ102に結合する。
The transmission light emitted from the
一方、近端反射や遠端反射による反射戻り光は、図7(E)に示すように、偏波方向が定まっていないが、そのうちの図7(F)に示すように偏波方向がA+45度方向のみ偏光子100cを透過する。偏光子100cを透過した光は、ファラデー回転子100aにより偏波方向が45度回転され、図7(G)に示すように、A+90度の偏波方向を有する偏光となる。A+90度の偏波方向の光は、偏光子100bを通過することができないので、反射戻り光を遮断することができる。
On the other hand, the return light reflected by the near-end reflection and the far-end reflection has an undefined polarization direction as shown in FIG. 7E, but the polarization direction is A + 45 as shown in FIG. 7F. Only through the polarizer 100c is transmitted through the polarizer 100c. The light transmitted through the polarizer 100c is rotated by 45 degrees in the polarization direction by the Faraday rotator 100a, and becomes polarized light having a polarization direction of A + 90 degrees as shown in FIG. Since the light in the polarization direction of A + 90 degrees cannot pass through the
しかしながら、上述のような偏光子2枚と回転子からなるアイソレータは高価である。偏光子1枚と回転子からなるアイソレータを用いる構成も考えられるが、しかし、この構成では、偏波方向が図7でいうA+90度方向である偏光がLDに返ってくるので、25Gbpsや10Gbpsといった高速光通信用の分布帰還型のDFB−LDを用いた場合、LDの発振に影響があり、伝送特性が劣化してしまう。 However, an isolator composed of two polarizers and a rotor as described above is expensive. A configuration using an isolator composed of one polarizer and a rotator is also conceivable. However, in this configuration, polarized light whose polarization direction is the A + 90 degree direction shown in FIG. 7 is returned to the LD, so 25 Gbps or 10 Gbps or the like. When a distributed feedback type DFB-LD for high-speed optical communication is used, the oscillation of the LD is affected and the transmission characteristics are deteriorated.
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、反射戻り光のない高速光通信用の安価な光モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an inexpensive optical module for high-speed optical communication without reflected return light.
本発明の光モジュールは、レーザダイオードから出力された偏波方向が所定方向である送信光を光フィルタで反射し、入射方向によらず同方向に偏波方向を回転する回転子及び特定の偏波方向の光のみ透過する偏光子を順に透過させ、光ファイバに出力するものであって、光フィルタが、送信光の波長に関し、偏波方向が所定方向である光を反射し、偏波方向が所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、光ファイバ側からの反射戻り光を、偏光子及び回転子を順に透過させ、偏波方向が所定方向と異なる偏光とし、光学フィルタを透過させることにより、反射戻り光がレーザダイオードに達するのを防ぐことを特徴とする。 The optical module of the present invention reflects a transmission light whose polarization direction is a predetermined direction output from a laser diode by an optical filter, rotates a polarization direction in the same direction regardless of the incident direction, and a specific polarization. A polarizer that transmits only light in the wave direction is sequentially transmitted and output to an optical fiber, and the optical filter reflects light whose polarization direction is a predetermined direction with respect to the wavelength of the transmitted light, and the polarization direction. Is a polarization-dependent optical filter that blocks light different from a predetermined direction. The reflected return light from the optical fiber side is transmitted through a polarizer and a rotor in order, and the polarization direction is changed to a polarized light different from the predetermined direction. By passing through the filter, the reflected return light is prevented from reaching the laser diode.
なお、光モジュールは、フォトダイオードと、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタと、を備え、波長合分波フィルタが、送信光を透過し、光ファイバからの受信光を反射しフォトダイオードに受光させるように、偏光子と光ファイバの間の光路中に設けられた双方向光モジュールとすることもできる。 The optical module includes a photodiode and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter that transmits or reflects light according to the wavelength. The wavelength multiplexing / demultiplexing filter transmits transmission light and receives light from an optical fiber. The bidirectional optical module may be provided in the optical path between the polarizer and the optical fiber so that the light is reflected and received by the photodiode.
本発明の光モジュールによれば、高価な偏光子を一枚とし、代わりに偏波依存性光フィルタを用いて、反射戻り光のない構成としたので、安価に作成することができる。 According to the optical module of the present invention, since an expensive polarizer is used as one piece and a polarization-dependent optical filter is used instead, and there is no reflected return light, the optical module can be manufactured at low cost.
図1は、本発明の一実施形態に係る光送信モジュールの一例の概略を説明する図である。本発明の光送信モジュールは、図の参照符号1で例示するように、半導体発光素子(LD)11をCANパッケージに内蔵した光送信デバイス10、光受信デバイス10内のLD11と外部光伝送路との光接続を形成するためのスリーブ部20、光送信デバイス10とスリーブ部20を連結するジョイントスリーブ(Jスリーブ)30を備える。光送信モジュール1は、光送信デバイス10にJスリーブ30を介してスリーブ部20を結合してなっており、スリーブ部20に光コネクタが挿入されることで、当該光コネクタを介して外部伝送路に光接続され、光信号の送受信を行うことができるようになる。
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of an example of an optical transmission module according to an embodiment of the present invention. The optical transmission module of the present invention includes an
光送信デバイス10は、例えば、LD11、ステム12、レンズキャップ13、光フィルタ14を有する。LD11は、その活性層に平行な方向に偏波方向を有する光を出射する分布帰還型のものであって、外部伝送路への送信光(例えば、波長1310nm)を出力する。また、LD11は、ステム12の実装面である上面12a上にサブマウント11aを介して、出射光軸が実装面と平行になるように実装されており、その発振偏波方向は所定の方向、図1の例では紙面と垂直方向であるA方向であり、光フィルタ14に向けて送信光を出力する。
The
ステム12は、レンズキャップ13と協働して、内部に素子搭載空間を有するCANパッケージを構成しており、LD11を搭載し、外部回路に電気接続するためのリードピン12bがガラス封止されている。
レンズキャップ13は、ステム12と協働してLD11を気密封止するキャップとして機能するものであり、LD11からの送信光を集光するレンズ13aが、上部中央の開口13bにガラス封着されている。この開口13b(すなわちレンズ13a)が送信光の出射口になっており、また、レンズ13aとしては、安価なボールレンズを用いることができる。
The
The
光フィルタ14は、送信光の波長に関し、例えば、偏波方向が上記A方向である光(S波:垂直偏波)を反射し、偏波方向がこれ以外の光、例えば、偏波方向がA方向と垂直方向の光(P波:平行偏波)を遮断する偏波依存性光フィルタである。また、光フィルタ14は、ステム12の上面12aに対し45°の角度で設けられており、上面12aと平行な光軸を有するLD11からの送信光を、上面12aと垂直な光軸を有する光としてレンズ13aに向けて反射する。
The
次に、スリーブ部20について説明する。スリーブ部20は、外部光伝送路との光接続のために光コネクタ(図示せず)を受納するもので、スタブ21、スリーブ22、スリーブシェル23及びブッシュ24を有する。
円柱状のスタブ21は、光送信デバイス10内のLD11と光コネクタとを高光結合効率で光結合させるためのものであって、その中心部に単尺の光ファイバ21aが挿入されている。スリーブ22は、光コネクタのフェルールが挿入されたときに、フェルール内の光ファイバと、スタブ21内の光ファイバ21aとが互いに突き合わされるようにするものであって、一端部にスタブ21を嵌合保持している。
Next, the
The
スリーブシェル23は、光コネクタを受納すると共に、スリーブ22を収納して保護する。ブッシュ24は、後述のように、軸方向と垂直な方向の調芯を行うためのものであり、スタブ21を嵌合したスリーブ22を収納するスリーブシェル23が装着される。なお、スタブ21の光送信デバイス10側の端面は、光ファイバ21aとともに斜めに研磨されており、当該端面での信号光の反射戻りを抑制するようにしている。
The
続いて、Jスリーブ30について説明する。以下のJスリーブ30を介して、上述の光送信デバイス10とスリーブ部20とは結合される。Jスリーブ30は、その上端面30aが平坦に形成されると共に、上部の中央に開口30bが設けられており、レンズ13aにより集光される信号光は、この開口30bを通過する。
Next, the
また、Jスリーブ30は、開口30bと光送信デバイス10の間(すなわち、スタブ21とレンズ13aの間)に、ファラデー回転子40aと偏光子40bとからなる光学部材40を有する。ファラデー回転子40aは、LD11側から入射されたかその反対側から入射されたかに関わらず透過する光の偏波方向を同じ方向に45度回転させるものであり、偏光子40bは所定の偏波方向を有する光のみを透過するものである。光学部材40の周囲には、ファラデー回転子40aのためのマグネット30cが設けられている。
The
光送信モジュール1において、軸方向と径方向の調芯は、Jスリーブ30を介して行われる。光送信デバイス10とスリーブ部20間の軸方向位置(入出射光の集光距離)は、Jスリーブ30とレンズキャップ13の軸方向の嵌合長さで調整される。一方、光送信デバイス10とスリーブ部20間の径方向位置(入出射光の位置)は、Jスリーブ30とブッシュ24の相対位置を変えて調整される。これらの調整後、Jスリーブ30は、レンズキャップ13とブッシュ24に接着又は溶接により固定されて一体化される。
In the
光送信モジュール1が上記のようにして調芯されると、LD11から出力された送信光は、その偏波方向がA方向であり光フィルタ14にP波として入射するため該フィルタ14により反射され、レンズ13aで集光され、ファラデー回転子40a及び偏光子40bを透過し、Jスリーブ30の開口30bを通ってスタブ21の光ファイバ21aに入射されるようになる。
When the
LD11で発光され出力された信号光のほとんどは、スタブ21の光ファイバ21aに入射されて外部伝送路に送信されるが、出力された信号光の一部が、例えば、スタブ21の端面で反射され、反射戻り光として光送信デバイス10側に戻ってくる。しかし、反射戻り光のほとんどは、偏光子40bに遮断され、偏光子40bを透過した光も、ファラデー回転子40aにより、その偏波方向がA方向と垂直方向となり、光フィルタ14にS波として入射するため当該フィルタ14を透過するので、LD11に到達することがない。
Most of the signal light emitted and output from the
上述のLD11の送信光が光ファイバ21aに結合する様子と、光送信モジュール1内における送信光の反射戻り光の様子を、図2を用いて説明する。なお、偏光子40bは、偏波方向がA+45度方向の光のみ透過するように配されている。
A state in which the transmission light of the
LD11から出射された送信光は、図2(A)に示すように、A方向に振動する偏光であり、したがって、S波として光学フィルタ14に入射し、該フィルタ14により反射される。反射された光は、図2(B)に示すように反射前と変わらず偏波方向がA方向のまま、ファラデー回転子40aに入射し、該回転子40aにより図2(C)に示すように偏波方向がA+45度方向とされ偏光子40bを透過し、図2(D)に示すように、偏波方向がA+45度方向の偏光として、光ファイバ21aに結合する。
The transmission light emitted from the
一方、近端反射や遠端反射による反射戻り光は、図2(E)に示すように、偏波方向が定まっていないが、そのうちの図2(F)に示すように偏波方向がA+45度方向のみ偏光子40bを透過する。偏光子40bを透過した光は、ファラデー回転子40aにより偏波方向が45度回転され、図2(G)に示すように、A+90度の偏波方向を有する偏光となる。A+90度の偏波方向の光は、光フィルタ14に透過されるため、該フィルタ14に反射されてLD11に到達することがないので、反射戻り光を遮断することができる。
On the other hand, the return light reflected by the near-end reflection and the far-end reflection has an undefined polarization direction as shown in FIG. 2E, but the polarization direction is A + 45 as shown in FIG. 2F. The light passes through the
以上のように、光送信モジュール1は、1つの偏光子、1つのファラデー回転子、1つの光フィルタにより、反射戻り光を遮断するようにしたので、上記遮断に2つの偏光子、1つのファラデー回転子を用いる構成に比べ、光フィルタが偏光子より安価に入手/作製できるため、低コストである。
As described above, since the
なお、LD11からの出射光は、発散光であるため、45度傾けて配置された光フィルタに対して45度±α度の角度で入射する。αは、LDのFFP(Far Filed Pattern)の特性に依存するが、FFPが20度以上の光の結合ロスは微小であることや、構造的なスペース等を考慮すると25度であり。つまり、光フィルタは、45度±25度(20度〜70度)の角度で入射する送信光について反射することが好ましい。また、同様に、光フィルタへの入射角が45度でない反射戻り光、45度±25度(20度〜70度)の入射角度の戻りについても、透過することが好ましい。 In addition, since the emitted light from LD11 is a diverging light, it injects with the angle of 45 degree +/- alpha degree with respect to the optical filter arrange | positioned 45 degrees. α depends on the characteristics of the FFP (Far Filed Pattern) of the LD, but it is 25 degrees in consideration of the coupling loss of light having FFP of 20 degrees or more, the structural space, and the like. That is, it is preferable that the optical filter reflects transmission light incident at an angle of 45 degrees ± 25 degrees (20 degrees to 70 degrees). Similarly, it is preferable that the reflected return light whose incident angle to the optical filter is not 45 degrees and the incident angle return of 45 degrees ± 25 degrees (20 degrees to 70 degrees) are also transmitted.
したがって、光学フィルタとしては、図3に示すような特性を示すものが好ましい。すなわち、送信光波長帯域(1310±10nm)において、入射角が20°〜75°のS波について、反射率が高く、透過率が−30dB以下であり、入射角が20°〜70°のP波について、透過率が−0.3dB以上と高い偏波依存性光フィルタが好ましい。 Therefore, an optical filter that exhibits characteristics as shown in FIG. 3 is preferable. That is, in the transmission light wavelength band (1310 ± 10 nm), the S wave having an incident angle of 20 ° to 75 ° has a high reflectance, a transmittance of −30 dB or less, and a P wave having an incident angle of 20 ° to 70 °. For waves, a polarization-dependent optical filter having a high transmittance of −0.3 dB or higher is preferable.
なお、本発明は、光送信機能を備えた光送信モジュールとしてだけでなく光送受信機能も備えた双方向光モジュールとして構成することも可能である。
図4は、本発明の一実施形態に係る双方向モジュールの一例の概略を説明する図である。図では、双方向光モジュールの要部のみを示し、図1の光送信モジュールと同様の構成部分については、同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
The present invention can be configured not only as an optical transmission module having an optical transmission function but also as a bidirectional optical module having an optical transmission / reception function.
FIG. 4 is a diagram illustrating an outline of an example of a bidirectional module according to an embodiment of the present invention. In the figure, only the main part of the bidirectional optical module is shown, and the same components as those of the optical transmission module of FIG.
図4の双方向光モジュールは、図1の光送信モジュール1と同様に、LD11を有する光送信デバイス10と、光フィルタ14と、ファラデー回転子及び偏光子からなる光学部材40と、を備えることに加えて、フォトダイオード(PD:Photo Diode)51及び集光レンズ52を有する光受信デバイス50と、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタ60と、を備える。
The bi-directional optical module of FIG. 4 includes the
波長合分波フィルタ60は、送信光が透過され、光ファイバ21aからの受信光が反射され集光レンズ52を介してPD51に受光されるように、偏光子と光ファイバの間の光路中に設けられる。波長合分波フィルタ60は、偏波依存性光フィルタである光フィルタ14とは異なる性質の光フィルタであり、例えば、全ての偏波方向の光について、送信光波長帯域において透過率が−0.3dB以上であり、受信光波長帯域(1490±10nm)において反射率が高く透過率が−30dBである光フィルタである。
The wavelength multiplexing /
図4の双方向光モジュールにおける、LD11の送信光が光ファイバ21aに結合する様子と、送信光の反射戻り光の様子とを、図5を用いて説明する。
LD11から出射された送信光が、偏光子40bを透過するまでの様子は、図2のものと同様である。そして、偏光子40bを透過された光は図5(D)に示すように透過前と変わらず偏波方向がA+45度方向のまま、波長合分波フィルタ60に入射し、また、図5(E)に示すように、偏波方向がA+45度方向の偏光のまま、光ファイバ21aに結合する。
A state in which the transmission light of the
The state until the transmission light emitted from the
一方、反射戻り光は、その偏波方向が、図5(F)に示すように定まっておらず、図5(G)に示すように波長合分波フィルタ60を透過後も定まっていないが、そのうちの図2(H)に示すように偏波方向がA+45度方向のみ偏光子40bを透過する。以後、図2のものと同様に進み、図5(I)に示すように、A+90度の偏波方向を有する偏光とされ光フィルタ14に入射する。A+90度の偏波方向の光は、光フィルタ14に透過されるため、該フィルタ14に反射されてLD11に到達することがないので、双方向光モジュールにおいても反射戻り光を遮断することができる。
On the other hand, the polarization direction of the reflected return light is not determined as shown in FIG. 5 (F), and is not determined after passing through the wavelength multiplexing /
1…光送信モジュール、10…光送信デバイス、11…半導体レーザ(LD)、11a…サブマウント、12…ステム、13…レンズキャップ、14…光フィルタ、20…スリーブ部、21…スタブ、22…スリーブ、23…スリーブシェル、24…ブッシュ、30…Jスリーブ、30c…マグネット、40…光学部材、40a…ファラデー回転子、40b…偏光子、50…光受信デバイス、51…フォトダイオード(PD)、60…波長合分波フィルタ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記光フィルタは、前記送信光の波長に関し、偏波方向が前記所定方向である光を反射し、偏波方向が前記所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、
前記光ファイバ側からの反射戻り光を、前記偏光子及び前記回転子を順に透過させ、偏波方向が前記所定方向と異なる偏光とし、前記光フィルタを透過させることにより、前記反射戻り光が前記レーザダイオードに達するのを防ぐことを特徴とする光モジュール。 The transmitted light whose polarization direction is output from the laser diode is reflected by the optical filter, and only the light having a specific polarization direction and a rotor that rotates the polarization direction in the same direction regardless of the incident direction are transmitted. An optical module that sequentially transmits a polarizer and outputs it to an optical fiber,
The optical filter is a polarization-dependent optical filter that reflects light whose polarization direction is the predetermined direction with respect to the wavelength of the transmission light, and blocks light whose polarization direction is different from the predetermined direction;
The reflected return light from the optical fiber side is sequentially transmitted through the polarizer and the rotor, the polarization direction is different from the predetermined direction, and the reflected return light is transmitted through the optical filter. An optical module characterized by preventing reaching to a laser diode.
A wavelength multiplexing / demultiplexing filter that transmits or reflects light according to a wavelength, and the wavelength multiplexing / demultiplexing filter transmits the transmission light and reflects the reception light from the optical fiber. An optical module comprising a bidirectional optical module provided in an optical path between the polarizer and the optical fiber so that the photodiode receives light.
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