JP2014072787A

JP2014072787A - 光受信モジュール

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Publication number: JP2014072787A
Application number: JP2012218285A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hayami; 佑治速水; Toshio Kataoka; 利夫片岡
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: JP5983255B2

Abstract

【課題】
受信系全体の構造が複雑化することがなく、また受信モジュールに入力される信号光の光パワーが減衰することを防止可能な光受信モジュールを提供する。
【解決手段】
入力された変調信号光５と局部発振光６との干渉光を出力する９０度ハイブリッド光回路２と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子３と、該第一の受光素子３から出力される電気信号を増幅する増幅素子４とを有する光受信モジュール１において、さらに該９０度ハイブリッド光回路１に入力される変調信号光５を分岐する光分岐素子７と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子８とを有し、該光分岐素子７は空間光学系又は平面光波回路で構成され、該第二の受光素子８により出力された電気信号に基づき該増幅素子４の利得調整を行うことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、光受信モジュールに関し、特にいわゆるコヒーレント光を受信する光受信モジュールに関する。

通信トラフィックの増大に伴い、高速・大容量化が求められる次世代長距離大容量光通信システムでは、ＱＰＳＫ、ＤＰ−ＱＰＳＫやＱＡＭ等の多値変復調符号化技術の導入が検討されている。

これらの方式は、従来の２値強度変調（ＯＯＫ）方式と比べ、信号帯域が狭く、周波数利用効率の向上や伝送距離の拡大が実現できるほか、高感度化も期待できる。

そしてこれらの変調方式においては、位相変調光や直角振幅変調信号光に基準となる局部発振光を干渉させ、直交関係に変換された干渉光を出力する９０度ハイブリッド回路を搭載する光受信モジュールが多用されている。

ここで、従来の光受信モジュールについて図１を用いて説明する。従来の光受信モジュール１は、図１（ａ）に示すように、半導体レーザ等のコヒーレント光を出射する光源（不図示）から出射される局部発振光６及び信号光５を９０度ハイブリッド光回路２に導入して干渉させ、出力される干渉光を受光素子３によって電気信号に変換し、増幅器４によって増幅し、出力している。

そして、光受信モジュール１の外部に設けた分岐素子７（図１においては光カプラ）によって入力光の一部を分岐して受光素子８によって電気信号に変換し、さらに利得調整回路９に導入して増幅器４の利得調整を行っている。

また、図１（ｂ）に示すように、光受信モジュール１に入力する信号光５の調整を強度可変手段１０によって行う場合、信号光５の強度に応じて変化量を調整する必要があるため、受信モジュールへの入力光５を分岐素子７で分岐させ、モニタする必要がある。

しかしながら図１に示すように、信号光５をモニタし、調整するための機構を受信モジュール１の外部に設けた場合には、受信系全体の構成が複雑化してしまう。さらに、受信系内に種々の光部品が増えることにより、受信モジュールに入力される光の光パワーが減衰する恐れがある。

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決し、受信系全体の構造が複雑化することがなく、また受信モジュールに入力される信号光の光パワーが減衰することを防止可能な光受信モジュールを提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、入力された変調信号光と局部発振光との干渉光を出力する９０度ハイブリッド光回路と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、該９０度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、該９０度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の光受信モジュールにおいて、該光分岐素子の入力側には、強度可変手段が配置され、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該強度可変手段から出力される変調信号光の強度を調整することで、該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３に記載の光受信モジュールにおいて、該増幅素子はＴＩＡであり、該第二の受光素子により出力された電気信号は該ＴＩＡに入力され、該電気信号に応じて該ＴＩＡの利得調整を行うことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４に記載の光受信モジュールにおいて、該９０度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設けたことを特徴とする。

請求項１に係る発明により、入力された変調信号光と局部発振光との干渉光を出力する９０度ハイブリッド光回路と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、該９０度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うため、受信モジュール外部に光部品を配置する必要がなく、受信系全体が複雑・大型化することがなく、入力される信号光が減衰することもない。

請求項２に係る発明により、該９０度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されているため、印刷により配線可能になるなどコスト的に優れた受信モジュールを実現できる。

請求項３に係る発明により、光分岐素子の入力側には、強度可変手段が配置され、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該強度可変手段から出力される変調信号光の強度を調整することで、該増幅素子の利得調整を行うため、受信モジュールに入力される信号光の光パワーを適切に且つ容易に調節することが可能になる。

請求項４に係る発明により、該増幅素子はＴＩＡであり、該第二の受光素子により出力された電気信号は該ＴＩＡに入力され、該電気信号に応じて該ＴＩＡの利得調整を行うため、信号光の光パワーを調節するための他の光部品が不要となり、受信系全体の構成をさらにコンパクトにすることが可能になる。

請求項５に係る発明により、該９０度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設けたため、第二の受光素子に導入される信号光が、局部発振光の僅かな散乱や反射の影響を受けることを防止でき、信号光のモニタを安定的に行うことが可能になる。

従来の光受信モジュールについて説明する図である。本発明の光受信モジュールの第一実施例について説明する図である。本発明の光受信モジュールの第二実施例について説明する図である。本発明の光受信モジュールの第三実施例について説明する図である。本発明の光受信モジュールの第四実施例について説明する図である。

以下、本発明について好適例を用いて具体的に説明する。
図２は、本発明の光受信モジュールの第一実施例について説明する図である。本発明の光受信モジュール１は、入力された変調信号光５と局部発振光６との干渉光を出力する９０度ハイブリッド光回路２と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子３と、該第一の受光素子３から出力される電気信号を増幅する増幅素子４とを有する光受信モジュール１において、該９０度ハイブリッド光回路１に入力される変調信号光５を分岐する光分岐素子７と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子８とを有し、光分岐素子７は空間光学系又は平面光波回路で構成され、第二の受光素子８により出力された電気信号に基づき増幅素子４の利得調整を行うことを特徴とする。

本発明のように、光受信モジュール１の内部に、分岐素子７及び受光素子８等の信号光をモニタし、調整するための機構を配置するため、従来のように受信系全体が複雑化することがなく、また受信モジュールに入射する信号光が減衰することを防止できる。

９０度ハイブリッド光回路は、例えば偏光ビームスプリッター等入力された光波を直交関係に変換して合成できる種々の回路が使われる。また、その形成方法としては従来と同様に平面光波回路（ＰＬＣ）や空間光学系等によって形成される。

図２に示す受信モジュール１においては、増幅素子４としてゲイン調整機能付のＴＩＡ（Trans Impedance Amplifier）を用いている。そして、受光素子８によって、分岐素子７で分岐された信号光を電気信号に変換して利得制御回路９に導入し、利得制御信号に変換されてＴＩＡ４に導入され、ＴＩＡ４での増幅量を調整する。

受信モジュール１に入射する信号光５を分岐させる分岐素子７としては、通過する光波のうち一定割合の光波を反射し、残りを通過させるハーフミラーや、光カプラ等、いわゆる空間光学系又は平面光波回路が使用できる。また、信号光を分岐する割合としては、９０度ハイブリッド回路２に導入する信号光の割合を一定以上に保つため、１０％程度以下にすることが好ましい。

図３は、本発明の受信モジュールに係る第二の実施例について説明する図である。図４の受信モジュールが、図２の受信モジュールと異なる点は、受信モジュール外に強度可変手段１０を設け、分岐素子７によって分岐した信号光を強度可変手段１０に導入し、強度可変手段１０における信号光５の変化量を制御するものである。

強度可変手段としては、ＶＯＡ（Variable Optical Attenuator）や増幅器等種々のものが使用できる。また、図４のように信号光のみを調整するような構成とすることで、ＴＩＡを調整する図３の場合と異なり、局部発振光６の影響を受けることなく確実に信号光５の強度を調整することができる。また、本実施例においては強度可変手段１０は光受信モジュール外に配置されているが、分岐素子７及び受光素子８は受信モジュール内に配置されているため、図２の受信モジュールと同様に受信系全体が複雑化することを防止できる。

図４は、本発明の受信モジュールの第三の実施例である。図４に示す受信モジュール１が図２及び図３に示す受信モジュールと異なる点は、９０度ハイブリッド光回路２と受光素子８との間に遮光手段１１を設けたことである。

通常、受信器に入力される信号光５は局部発振光６と比べて非常に小さい（例えば信号光強度が１０μｗ、局部発振光強度が４０ｍｗ）ため、分岐素子７で分岐された信号光はさらに小さくなる（分岐素子７での反射率が１０％程度の場合は約１μｗ程度）。ゆえに、受光素子８での信号光のモニタは、局部発振光６のわずかな反射や散乱の影響を受けてしまう。

そこで、本実施例においては局部発振光６が入力される９０度ハイブリッド光回路２と受光素子８との間に遮光手段１１を設け、局部発振光６の反射や散乱が受光素子８における信号光のモニタに影響を及ぼさないようにしたものである。

遮光手段１１としては、図４においては例えば黒色に着色された樹脂等からなる遮光壁が形成されているが、遮光壁以外にも光吸収物質を塗布する等できる。

また、図４においては分岐素子７からの電気信号の出力先については特に図示していないが、これは図２及び図３に示したようにＴＩＡ又はＶＯＡ、或いはその両方に導入して信号光を調整することができる。

図５は、本発明の受信モジュールの第四の実施例である。図５に示す受信モジュール１が図２乃至４の受信モジュールと異なる点は、信号光５だけでなく、局部発振光６についても制御の対象としていることである。

図５のように局部発振光６も制御の対象とする場合には、例えば図５に示すように受信モジュール１内に、局部発振光６の一部を分岐する分岐素子７、分岐素子７によって分岐された局部発振光を受光して電気信号に変換する受光素子８を設け、受光素子８からの電気信号を利得制御回路９に導入して利得制御信号に変換し、利得制御信号に基づいて局部発振光６の光源１２における局部発振光の出力を制御する。なお、光源１２としては従来と同様に半導体レーザ等コヒーレント光を出射する種々のものが使用できる。

図５のように局部発振光６も制御することで、信号光５の出力に合わせて全体の出力を容易に調整することが可能となる。また、この際にも受信系の外部には別途光部品を配置する必要がないため、受信系全体をコンパクトなものにすることができる。

なお、図６においてはＴＩＡを制御して利得を調整しているが、図４のようにＶＯＡを用いて信号光及び局部発振光それぞれの出力を制御することも可能である。

以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。

本発明によれば、受信系全体の構造が複雑化することがなく、また受信モジュールに入力される信号光の光パワーが減衰することを防止可能な光受信モジュールを提供することができる。

１光受信モジュール
２９０度光ハイブリッド回路
３、８受光素子
４増幅素子
５信号光
６局部発振光
７分岐素子
９制御回路
１０強度可変手段
１１遮光手段
１２光源

Claims

入力された変調信号光と局部発振光との干渉光を出力する９０度ハイブリッド光回路と、
該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、
該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、
該９０度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、
分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、
該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、
該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする光受信モジュール。
請求項１に記載の光受信モジュールにおいて、
該９０度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されていることを特徴とする光受信モジュール。
請求項１又は２に記載の光受信モジュールにおいて、
該光分岐素子の入力側には、強度可変手段が配置され、
該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該強度可変手段から出力される変調信号光の強度を調整することで、該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする光受信モジュール。
請求項１乃至３に記載の光受信モジュールにおいて、
該増幅素子はＴＩＡであり、
該第二の受光素子により出力された電気信号は該ＴＩＡに入力され、該電気信号に応じて該ＴＩＡの利得調整を行うことを特徴とする光受信モジュール。
請求項１乃至４に記載の光受信モジュールにおいて、
該９０度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設けたことを特徴とする光受信モジュール。