JP2019191260A - コヒーレント光受信モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化が可能なコヒーレント光受信モジュールを提供する。【解決手段】コヒーレント光受信モジュール１Ａは、位相変調された信号光に局発光を干渉させて信号光に含まれる情報を復調する復調部２１、２２と、復調部を収容する筐体２と、信号光を伝搬する第１光ファイバ７と、局発光を伝搬する第２光ファイバ８と、第１光ファイバ及び第２光ファイバの各先端部を保持するキャピラリ６Ａと、信号光を平行化する第１レンズ及び局発光を平行化する第２レンズを有するレンズアレイ２５と、を備える。キャピラリ６Ａの端面６ａは、第１光ファイバの端面を含む第１領域及び第２光ファイバの端面を含む第２領域を含む。第１領域の法線ベクトルは第１光ファイバ７の光軸に対して傾斜しており、第２領域の法線ベクトルは第２光ファイバ８の光軸に対して傾斜している。【選択図】図１

Description

本発明は、コヒーレント光受信モジュールに関するものである。
特許文献１には、コヒーレント光通信に用いられる光受信モジュールが開示されている。この光受信モジュールの筐体の一端面には、信号光を導入するためのシングルモード光ファイバ（ＳＭＦ：Single Mode Fiber）に接続されたコネクタ、及び局発光を導入するための偏波保持光ファイバ（ＰＭＦ：Polarization Maintaining Fiber）に接続されたコネクタが並んで設けられている。
特開２０１４−１８７５０６号公報
近年、デジタルコヒーレント光通信に用いられる光受信モジュールとして、プラガブルなＣＦＰ光トランシーバが普及している。そして、最近ではより小型のＣＦＰ２光トランシーバへの移行が進みつつある。今後は更に小型の光トランシーバへの要求が高まることが予想され、光トランシーバに搭載される光受信モジュールにも更なる小型化が望まれる。本発明は、小型化が可能なコヒーレント光受信モジュールを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、一実施形態に係るコヒーレント光受信モジュールは、位相変調された信号光に局発光を干渉させることにより信号光に含まれる情報を復調する復調部と、復調部を収容する筐体と、筐体の外部から内部に導入され、復調部と光学的に結合される第１端面を有し、信号光を伝搬する第１光ファイバと、第１光ファイバと並んで筐体の外部から内部に導入され、筐体内に位置し復調部と光学的に結合される第２端面を有し、局発光を伝搬する第２光ファイバと、筐体内に収容され、第１光ファイバ及び第２光ファイバの各先端部を保持するキャピラリと、第１光ファイバの光軸上に配置されて信号光を平行化する第１レンズ、第２光ファイバの光軸上に配置されて局発光を平行化する第２レンズ、及び、第１レンズと第２レンズとを相互に固定する固定部を有するレンズアレイと、を備える。キャピラリは、レンズアレイと対向する端面を有し、該端面は、第１端面を含む第１領域及び第２端面を含む第２領域を含む。第１領域の法線は第１光ファイバの光軸に対して傾斜しており、第２領域の法線は第２光ファイバの光軸に対して傾斜している。そして、第１光ファイバの光軸及び第２光ファイバの光軸の双方と交差する仮想軸線に対する第１領域の傾斜の向きと第２領域の傾斜の向きとは、互いに逆向きである。
本発明によれば、小型化が可能なコヒーレント光受信モジュールを提供できる。
図１は、一実施形態に係る光受信モジュール１Ａの内部構造を示す平面図である。 図２は、光受信モジュール１Ａの光ファイバ導入部３を拡大した斜視図である。 図３は、光ファイバアレイ５及びキャピラリ６Ａを示す平面図である。 図４は、キャピラリ６Ａの端面６ａを示す正面図である。 図５は、キャピラリ６Ａの端面６ａ付近を拡大して示す平面図である。 図６は、レンズアレイ２５の正面図である。 図７は、キャピラリ６Ａとレンズアレイ２５とが互いに対向した状態を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。 図８は、一変形例に係る光受信モジュール１Ｂの内部構造を示す平面図である。 図９は、変形例のキャピラリ６Ｂの端面６ａ付近を拡大して示す平面図である。 図１０は、キャピラリ６Ｂとレンズアレイ２５とが互いに対向した状態を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。 図１１の（ａ）は、端面６ａの正面図であって、ＰＭＦ８の偏光方向が平坦面６ｂに対して角度φだけ傾いた様子を示している。図１１の（ｂ）は、キャピラリ６ＢをＺ方向に沿った軸周りに角度φだけ回転させた様子を示している。 図１２は、キャピラリ６Ａの端面６ａを仮想軸線ＡＸに対して一方向に傾斜させた場合を示す平面図である。 図１３は、キャピラリ６Ａの端面６ａの法線を仮想平面ＡＰに対して傾斜させた場合を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係るコヒーレント光受信モジュールは、位相変調された信号光に局発光を干渉させることにより信号光に含まれる情報を復調する復調部と、復調部を収容する筐体と、筐体の外部から内部に導入され、復調部と光学的に結合される第１端面を有し、信号光を伝搬する第１光ファイバと、第１光ファイバと並んで筐体の外部から内部に導入され、復調部と光学的に結合される第２端面を有し、局発光を伝搬する第２光ファイバと、筐体内に収容され、第１光ファイバ及び第２光ファイバの各先端部を保持するキャピラリと、第１光ファイバの光軸上に配置されて信号光を平行化する第１レンズ、第２光ファイバの光軸上に配置されて局発光を平行化する第２レンズ、及び、第１レンズと第２レンズとを相互に固定する固定部を有するレンズアレイと、を備える。キャピラリは、レンズアレイと対向する端面を有し、該端面は、第１端面を含む第１領域及び第２端面を含む第２領域を含む。第１領域の法線ベクトルは第１光ファイバの光軸に対して傾斜しており、第２領域の法線ベクトルは第２光ファイバの光軸に対して傾斜している。そして、第１光ファイバの光軸及び第２光ファイバの光軸の双方と交差する仮想軸線に対する第１領域の傾斜の向きと第２領域の傾斜の向きとは、互いに逆向きである。
このコヒーレント光受信モジュールにおいては、第１光ファイバ及び第２光ファイバが筐体の外部から内部に導入されており、特許文献１に記載されたコネクタ構造に代えて、第１光ファイバ及び第２光ファイバの各先端部を保持するキャピラリが筐体内に収容されている。このような構成によれば、筐体側面から突出するコネクタ構造を省いてコヒーレント光受信モジュールを小型化することができる。また、第１光ファイバ及び第２光ファイバのそれぞれに対して設けられる第１レンズ及び第２レンズを固定部により一体化（アレイ化）しているので、第１レンズと第２レンズとの間隔を小さくすることができる。これにより、第１光ファイバと第２光ファイバとの間隔を小さくして、コヒーレント光受信モジュールを更に小型化することができる。
また、キャピラリにおいては、第１光ファイバの第１端面を含む第１領域の法線が第１光ファイバの光軸に対して傾斜しており、第２光ファイバの第２端面を含む第２領域の法線が第２光ファイバの光軸に対して傾斜している。これにより、第１端面及び第２端面における反射戻り光を抑制することができる。更に、第１光ファイバの光軸及び第２光ファイバの光軸の双方と交差する仮想軸線に対する第１領域の傾斜の向きと第２領域の傾斜の向きとは、互いに逆向きである。これにより、第１レンズと第１端面との距離、及び第２レンズと第２端面との距離を互いに等しくできるので、第１レンズ及び第２レンズの焦点距離が互いに等しい場合であっても、信号光及び局発光のいずれも拡散させることなく、共に平行化することができる。
上記のコヒーレント光受信モジュールにおいて、第１領域の法線ベクトルと第２領域の法線ベクトルとは互いに近づく向きを有してもよい。或いは、第１領域の法線ベクトルと第２領域の法線ベクトルとは互いに離れる向きを有してもよい。例えばこれらのうち何れかの構成によって、仮想軸線に対する第１領域の傾斜の向きと第２領域の傾斜の向きとを互いに逆向きとすることができる。また、第１領域の法線ベクトルと第２領域の法線ベクトルとが互いに近づく向きである場合、スネルの法則により、信号光及び局発光は互いに離れながらレンズアレイに達する。この場合、第１光ファイバと第２光ファイバとの間隔を更に小さくすることができ、コヒーレント光受信モジュールを更に小型化することができる。
上記のコヒーレント光受信モジュールにおいて、第１領域及び第２領域は、第１光ファイバ及び第２光ファイバの各光軸を含む仮想平面に対して垂直であってもよい。これにより、信号光及び局発光が該仮想平面に沿って進行でき、該仮想平面と交差する方向（例えば筐体の高さ方向）への信号光及び局発光の光路の移動（シフト）を抑制することができる。
上記のコヒーレント光受信モジュールにおいて、キャピラリ及びレンズアレイが、筐体に収容されたベース部材の搭載面上に配置され、搭載面と対向するキャピラリの面を基準とする第１光ファイバ及び第２光ファイバの各光軸の高さと、搭載面と対向するレンズアレイの面を基準とする第１レンズ及び第２レンズの各光軸の高さとが互いに等しくてもよい。これにより、高さ方向における各光ファイバと各レンズとの光軸調整を容易にすることができる。
［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係るコヒーレント光受信モジュールの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、各図面には、理解の容易のためＸＹＺ直交座標系が示されている。
図１は、一実施形態に係るコヒーレント光受信モジュール（以下、単に光受信モジュールという）１Ａの内部構造を示す平面図である。図２は、光受信モジュール１Ａの光ファイバ導入部３を拡大した斜視図である。光受信モジュール１Ａは、ＩＣＲ（Integrated Coherent Receiver）と呼ばれ、位相変調された受信信号光（以下、信号光という）Ｌ１に局部発振光（以下、局発光という）Ｌ２を干渉させることにより、信号光Ｌ１に含まれる情報を復調する。復調された情報は、電気信号に変換され、光受信モジュール１Ａの外部に出力される。
光受信モジュール１Ａは、直方体状の中空の筐体２と、筐体２に固定される光ファイバ導入部３とを備える。筐体２及び光ファイバ導入部３は、互いに同一の材料によって構成されており、例えば、コバール製である。筐体２は４つの側壁を有する。筐体２の４つの側壁のうち、窓部２ｂを有する側壁２ａには、Ｚ方向に延びる中心軸を有する筒状の光ファイバ導入部３が設けられる。光ファイバ導入部３は、側壁２ａから筐体２の外側に突出する。光ファイバ導入部３は、例えば、Ｚ方向に延びる円筒状とされている。光ファイバ導入部３の側面３ａには、Ｙ方向を向く開口３ｂが設けられる。開口３ｂは、光ファイバ導入部３の内部に半田を入れるための孔であり、例えば、側面３ａに対して傾斜する傾斜面３ｃを縁部に有する。
光ファイバ導入部３のＺ方向を向く孔３ｄ、及び側壁２ａの窓部２ｂには、光ファイバアレイ５及び封止補材１０が挿入されている。光ファイバアレイ５は、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８を含む。ＳＭＦ７は、本実施形態における第１光ファイバであり、Ｚ方向に沿って延在し、信号光Ｌ１を伝搬する。ＰＭＦ８は、本実施形態における第２光ファイバであり、Ｚ方向に沿って延在し、局発光Ｌ２を伝搬する。ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の光軸方向は、互いに平行である。ＳＭＦ７は、窓部２ｂを介して筐体２の外部から内部に導入される。ＰＭＦ８は、Ｘ方向にＳＭＦ７と並んで配置され、ＳＭＦ７とともに窓部２ｂを介して筐体２の外部から内部に導入される。信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８のそれぞれを介して筐体２の内部に入力される。
光受信モジュール１Ａは、キャピラリ６Ａ及びレンズアレイ２５を更に備える。キャピラリ６Ａは、筐体２の内部に収容され、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の各先端部を保持する。キャピラリ６Ａは、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の光軸方向（Ｚ方向）に沿って延在している。キャピラリ６Ａの端面６ａからは、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の各端面が露出している。また、レンズアレイ２５は、キャピラリ６Ａに対してＳＭＦ７及びＰＭＦ８の光軸方向（Ｚ方向）に位置し、キャピラリ６Ａの端面６ａと対向する。レンズアレイ２５は、Ｘ方向に並ぶ２つのレンズを有する。一方のレンズは、ＳＭＦ７と光学的に結合され、ＳＭＦ７の端面から出力される信号光Ｌ１の光路上に配置され、信号光Ｌ１を平行化（コリメート）する。他方のレンズは、ＰＭＦ８と光学的に結合され、ＰＭＦ８の端面から出力される局発光Ｌ２の光路上に配置され、局発光Ｌ２を平行化（コリメート）する。キャピラリ６Ａ及びレンズアレイ２５は、筐体２の内部に収容されたベース部材３９の平坦な搭載面３９ａ上に搭載されている。なお、キャピラリ６Ａ及びレンズアレイ２５の詳細な構成については後述する。
光受信モジュール１Ａは、信号光Ｌ１と局発光Ｌ２とを干渉させるマルチモード干渉（ＭＭＩ：Multi-Mode Interference）素子２１，２２を更に備える。ＭＭＩ素子２１，２２は、本実施形態における復調部の例であり、信号光Ｌ１に局発光Ｌ２を干渉させることにより信号光Ｌ１に含まれる情報を復調する。ＭＭＩ素子２１，２２は、例えば、光９０°ハイブリッドを内蔵する。ＭＭＩ素子２１，２２は、共に筐体２の内部に収容されており、Ｘ方向に沿って互いに並置されている。
光受信モジュール１Ａは、ＭＭＩ素子２１，２２の各信号光入力端とＳＭＦ７とを光学的に結合する光部品として、上述したレンズアレイ２５の他に、光分波器（Beam Splitter：ＢＳ）２６と、偏波分離素子（Polarization Beam Splitter：ＰＢＳ）２３と、スキュー調整素子２４と、全反射ミラー２８と、半波長（λ／２）板２７とを備える。ＢＳ２６、ＰＢＳ２３、スキュー調整素子２４、全反射ミラー２８、及びλ／２板２７は、筐体２の内部に収容され、ベース部材３９の搭載面３９ａ上に搭載されている。ＢＳ２６は、レンズアレイ２５の一方のレンズから信号光Ｌ１を受け、信号光Ｌ１を信号光Ｌ１０とモニタ光Ｍ１に分離する。信号光Ｌ１０はＢＳ２６を透過する。モニタ光Ｍ１は、ＢＳ２６において反射され、信号光Ｌ１の進行方向と直交する方向に進む。モニタ光Ｍ１の光路上にはモニタ用ＰＤ３４が設けられる。モニタ用ＰＤ３４は、ベース部材３９の搭載面３９ａ上に搭載されたＰＤキャリア３３の側面に固定されている。モニタ用ＰＤ３４は、モニタ光Ｍ１を受光し、受光したモニタ光Ｍ１の強度に対応する電気信号を出力する。
ＰＢＳ２３は、ＢＳ２６を透過した信号光Ｌ１０の光路上に配置される。ＰＢＳ２３は、ＢＳ２６と光学的に結合される光入射面を有し、信号光Ｌ１０の一方の偏波成分（例えばＸ偏波成分であってＸＺ平面に含まれる成分）である信号光Ｌ１１と、他方の偏波成分（例えばＹ偏波成分であってＹＺ平面に含まれる成分）である信号光Ｌ１２とを分岐する。この分岐比は例えば５０％である。一方の信号光Ｌ１１は、ＰＢＳ２３を透過してＭＭＩ素子２１の信号光入力端に向かう。他方の信号光Ｌ１２は、進行方向をＰＢＳ２３により９０°変換され、全反射ミラー２８に向かう。
スキュー調整素子２４は、ＰＢＳ２３とＭＭＩ素子２１の信号光入力端との間の光路上に配置されている。ＰＢＳ２３を透過した一方の信号光Ｌ１１は、スキュー調整素子２４を通過する。スキュー調整素子２４は、例えば、Ｓｉ製のブロック材である。スキュー調整素子２４は、信号光Ｌ１１の光路長を等価的に長くすることにより、光路長差に起因する一方の信号光Ｌ１１に対する他方の信号光Ｌ１２の位相遅れを補償する。信号光Ｌ１１は、スキュー調整素子２４を通過した後、レンズアレイ３７によってＭＭＩ素子２１の信号光入力端に集光される。ＰＢＳ２３によって分岐された他方の信号光Ｌ１２は、全反射ミラー２８によって進行方向を９０°変換された後、ＭＭＩ素子２２の信号光入力端に向かう。
λ／２板２７は、ＰＢＳ２３とＭＭＩ素子２２の信号光入力端との間（本実施形態では全反射ミラー２８とＭＭＩ素子２２の信号光入力端との間）の光路上に配置されている。ＰＢＳ２３によって分岐された他方の信号光Ｌ１２は、λ／２板２７を通過する。λ／２板２７は、信号光Ｌ１２の偏光方向を９０°回転する。よって、λ／２板２７を通過した信号光Ｌ１２の偏光方向は、ＰＢＳ２３を透過した信号光Ｌ１１の偏光方向と一致する。信号光Ｌ１２は、λ／２板２７を通過した後、レンズアレイ３８によってＭＭＩ素子２２の信号光入力端に集光される。
光受信モジュール１Ａは、ＭＭＩ素子２１，２２の各局発光入力端とＰＭＦ８とを光学的に結合する光部品として、上述したレンズアレイ２５の他に、偏光子３１及び光分波器（Beam Splitter：ＢＳ）３２を備える。また、上述したスキュー調整素子２４及び全反射ミラー２８は、更に、ＭＭＩ素子２１，２２の各局発光入力端とＰＭＦ８とを光学的に結合する。偏光子３１及びＢＳ３２は、筐体２の内部に収容され、ベース部材３９の搭載面３９ａ上に搭載されている。
偏光子３１は、レンズアレイ２５の他方のレンズと光学的に結合され、該他方のレンズから出力される局発光Ｌ２の光路上に配置されている。偏光子３１は、局発光Ｌ２の偏光方向を整える。これにより、ＰＭＦ８において維持されていた偏光方向が筐体２の組み立て時等にずれたとしても、０°又は９０°の偏波成分のみを局発光Ｌ２として抽出できる。なお、局発光Ｌ２の光源が半導体ＬＤである場合、通常では活性層に平行な成分の偏光が支配的な楕円偏光になる。しかしながら、半導体ＬＤの発振安定性、材料的信頼性、所望の出力波長等を得るために、格子不整合による歪みが活性層に導入されていることがある。そのような半導体ＬＤから出力されるレーザ光は、短軸長が比較的長い楕円偏光となる場合がある。そのような場合においても、偏光子３１が、局発光Ｌ２を楕円偏光から所望の偏光方向（例えばＸＺ平面に含まれる方向）を有する直線偏光に変換する。
ＢＳ３２は、偏光子３１から出力される局発光Ｌ２を二分岐する。この分岐比は５０：５０である。分岐された一方の局発光Ｌ２１は、ＢＳ３２を透過してＭＭＩ素子２１の局発光入力端に向かう。他方の局発光Ｌ２２は、進行方向をＢＳ３２により９０°変換された後、全反射ミラー２８に向かう。スキュー調整素子２４は、ＢＳ３２とＭＭＩ素子２１の局発光入力端との間の光路上に配置されている。ＢＳ３２を透過した局発光Ｌ２１は、スキュー調整素子２４を通過する。スキュー調整素子２４は、局発光Ｌ２１の光路長を等価的に長くすることにより、光路長差に起因する局発光Ｌ２１に対する局発光Ｌ２２の位相遅れを補償する。局発光Ｌ２１は、スキュー調整素子２４を通過した後、レンズアレイ３７によってＭＭＩ素子２２の局発光入力端に集光される。
局発光Ｌ２２は、進行方向を全反射ミラー２８により９０°変換された後、ＭＭＩ素子２２の局発光入力端に向かう。全反射ミラー２８に反射された局発光Ｌ２２は、レンズアレイ３８によってＭＭＩ素子２２の局発光入力端に集光される。
以上のように、筐体２の内部に入力された信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は、２つのＭＭＩ素子２１，２２のそれぞれに振り分けられる。ＭＭＩ素子２１，２２は、例えば、インジウムリン（ＩｎＰ）製の半導体基板を用いたフォトダイオード（ＰＤ）集積型である。ＭＭＩ素子２１は、信号光Ｌ１１と局発光Ｌ２１とを互いに干渉させることにより、信号光Ｌ１の一方の偏波成分から、局発光Ｌ２の位相と同一である信号成分と、局発光Ｌ２とは位相が９０°異なる信号成分とを抽出する。また、ＭＭＩ素子２２は、信号光Ｌ１２と局発光Ｌ２２とを互いに干渉させることにより、信号光Ｌ１の他方の偏波成分から、局発光Ｌ２の位相と同一である信号成分と、局発光Ｌ２とは位相が９０°異なる信号成分とを抽出する。ＭＭＩ素子２１，２２に集積されたＰＤは、これらの信号成分を電流信号に変換する。ＭＭＩ素子２１に集積されたＰＤは、筐体２の内部に設けられたアンプ３５と電気的に接続されている。ＭＭＩ素子２１から出力された電流信号は、アンプ３５によって電圧信号に変換される。また、ＭＭＩ素子２２に集積されたＰＤは、筐体２の内部に設けられたアンプ３６と電気的に接続されている。ＭＭＩ素子２２から出力された電流信号は、アンプ３６によって電圧信号に変換される。
キャピラリ６Ａ及びレンズアレイ２５の構造について詳細に説明する。図３は光ファイバアレイ５及びキャピラリ６Ａを示す平面図であり、図４はキャピラリ６Ａの端面６ａを示す正面図である。図３に示されるように、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８は、Ｚ方向に延びており、Ｘ方向に沿って並置されている。キャピラリ６Ａは、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の先端部を保持する。キャピラリ６Ａは、例えばジルコニア又はガラス（ホウ珪酸ガラス若しくは石英等）によって構成されている。図４に示されるように、ＳＭＦ７の光軸７ｂ及びＰＭＦ８の光軸８ｂの方向から見たキャピラリ６Ａの外形は、例えばＸ方向を長軸方向としＹ方向を短軸方向とする長円状である。そして、キャピラリ６Ａの外周面は、Ｙ方向に並ぶ一対の平坦面６ｂ，６ｃを含む。平坦面６ｂ，６ｃは、ＸＺ平面に沿って延びており、互いに平行である。平坦面６ｂは、前述した搭載面３９ａと対向しており、接着剤を介して搭載面３９ａに固定される。
図４に示されるように、キャピラリ６Ａには、Ｚ方向に沿ってキャピラリ６Ａを貫通する２つの貫通孔６１，６２が形成されている。貫通孔６１，６２は、Ｘ方向に沿って並んでいる。ＳＭＦ７は貫通孔６１に挿入されて樹脂接着剤により固定され、ＰＭＦ８は貫通孔６２に挿入されて樹脂接着剤により固定されている。キャピラリ６Ａの端面６ａからは、ＳＭＦ７の端面７ａ、及びＰＭＦ８の端面８ａが露出している。端面６ａにおけるＳＭＦ７の端面７ａの中心（光軸７ｂ）とＰＭＦ８の端面８ａの中心（光軸８ｂ）との間隔Ｄ１は、例えば、２５０μｍ〜７５０μｍの範囲内である。
端面６ａは、２つの領域６ａ１及び６ａ２を含む。領域６ａ１は、本実施形態における第１領域である。領域６ａ２は、本実施形態における第２領域である。領域６ａ１及び６ａ２は、レンズアレイ２５と対向しつつ、Ｘ方向に並んでいる。領域６ａ１は、ＳＭＦ７の端面７ａを含む平坦面からなる。領域６ａ１において、キャピラリ６Ａの端面とＳＭＦ７の端面７ａとは互いに面一である。また、領域６ａ２は、ＰＭＦ８の端面８ａを含む平坦面からなる。領域６ａ２において、キャピラリ６Ａの端面とＰＭＦ８の端面８ａとは互いに面一である。
図５は、キャピラリ６Ａの端面６ａ付近を拡大して示す平面図である。図５には、ＳＭＦ７の光軸７ｂ及びＰＭＦ８の光軸８ｂの双方と交差する仮想軸線ＡＸが示されている。一例では、仮想軸線ＡＸは光軸７ｂ，８ｂと直交しており、Ｘ方向に沿って延びている。領域６ａ１の法線ベクトルＮ１は、ＳＭＦ７の光軸７ｂに対して傾斜している。言い換えると、領域６ａ１は仮想軸線ＡＸに対して傾斜している。また、領域６ａ２の法線ベクトルＮ２は、ＰＭＦ８の光軸８ｂに対して傾斜している。言い換えると、領域６ａ２は仮想軸線ＡＸに対して傾斜している。法線ベクトルＮ１と光軸７ｂとの成す角（領域６ａ１と仮想軸線ＡＸとの成す角）θ１、及び、法線ベクトルＮ２と光軸８ｂとの成す角（領域６ａ２と仮想軸線ＡＸとの成す角）θ２は、０．１°〜１０°の範囲内であり、例えば８°である。角度θ１及びθ２は、互いに等しい。
更に、仮想軸線ＡＸに対する領域６ａ１の傾斜の向きと、領域６ａ２の傾斜の向きとは互いに逆向きとなっている。本実施形態では、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１と領域６ａ２の法線ベクトルＮ２とは、互いに離れる向きを有する。すなわち、法線ベクトルＮ１，Ｎ２の各Ｘ方向成分は、Ｚ方向に沿ったキャピラリの中心軸線とは反対側を向いている。従って、領域６ａ１の法線と、領域６ａ２の法線とのＸ方向における間隔は、端面６ａから離れるに従って次第に大きくなる。その結果、端面６ａは、Ｚ方向に突出する、平面視で三角形状の凸部の表面を構成している。
また、領域６ａ１及び６ａ２は、２つの光軸７ｂ，８ｂを含みＸＺ平面に沿った仮想平面ＡＰ（図４を参照）に対して垂直である。すなわち、領域６ａ１及び６ａ２は、平坦面６ｂ及び６ｃに対して垂直である。その結果、領域６ａ１及び６ａ２は、ベース部材３９の搭載面３９ａに対して垂直となる。
図６は、レンズアレイ２５の正面図である。図６に示されるように、レンズアレイ２５は、Ｘ方向に並ぶ２つのレンズ２５１，２５２と、レンズホルダ２５３とを有する。レンズ２５１は、本実施形態における第１レンズである。レンズ２５２は、本実施形態における第２レンズである。レンズ２５１，２５２は例えば凸レンズであり、樹脂、ガラス、若しくはシリコンからなる。レンズ２５１は、ＳＭＦ７と光学的に結合され、信号光Ｌ１を平行化（コリメート）する。レンズ２５１の光軸２５１ａと、ＳＭＦ７の光軸７ｂとは互いに一致するように調整される。レンズ２５２は、ＰＭＦ８と光学的に結合され、局発光Ｌ２を平行化（コリメート）する。レンズ２５２の光軸２５２ａと、ＰＭＦ８の光軸８ｂとは互いに一致するように調整される。レンズ２５１の中心（光軸２５１ａ）とレンズ２５２の中心（光軸２５２ａ）との間隔Ｄ２は、図４に示された間隔Ｄ１と等しい。
レンズホルダ２５３は、本実施形態における固定部の例であって、レンズ２５１とレンズ２５２とを相互に固定する。レンズホルダ２５３は、レンズ２５１，２５２と異なる材料により構成されてもよいし、或いは、レンズ２５１，２５２と同一の材料により構成され、レンズ２５１，２５２とともに一体成型されてもよい。レンズ２５１，２５２の各光軸２５１ａ，２５２ａの方向から見たレンズホルダ２５３の外形は、例えばＸ方向を長軸方向としＹ方向を短軸方向とする長方形状である。そして、レンズホルダ２５３の外周面は、Ｙ方向に並ぶ一対の平坦面２５ｂ，２５ｃを含む。平坦面２５ｂ，２５ｃは、ＸＺ平面に沿って延びており、互いに平行である。平坦面２５ｂは、前述した搭載面３９ａと対向しており、接着剤を介して搭載面３９ａに固定される。
図７は、キャピラリ６Ａとレンズアレイ２５とが互いに対向した状態を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。レンズ２５１とＳＭＦ７の端面７ａとの距離は、レンズ２５１の焦点距離に等しい。同様に、レンズ２５２とＰＭＦ８の端面８ａとの距離は、レンズ２５２の焦点距離に等しい。そして、レンズ２５１の焦点距離と、レンズ２５２の焦点距離とは互いに等しい。従って、レンズ２５１と端面７ａとの距離と、レンズ２５２と端面８ａとの距離とは互いに等しい。
ＳＭＦ７を伝搬した信号光Ｌ１は、端面７ａから出射する際、スネルの法則により、図５に示された角度θ１に応じた屈折角にて屈折する。同様に、ＰＭＦ８を伝搬した局発光Ｌ２は、端面８ａから出射する際、スネルの法則により、図５に示された角度θ２に応じた屈折角にて屈折する。上述した角度θ１，θ２が８°である場合、端面８ａから出射した信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２それぞれの光路は、ＳＭＦ７の光軸７ｂ及びＰＭＦ８の光軸８ｂに対して３．５°傾く。ここで、本実施形態では、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１と領域６ａ２の法線ベクトルＮ２とが互いに離れる向きを有する。従って、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２の出射後の光路は、端面６ａから離れるほど互いに近づく。そして、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２はレンズ２５１，２５２において再び屈折し、レンズ２５１，２５２通過後の信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は互いに平行となる。従って、レンズアレイ２５を通過した後の信号光Ｌ１と局発光Ｌ２との中心間隔Ｄ３は、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１よりも小さい。
また、前述したように、領域６ａ１及び６ａ２は、ＸＺ平面に沿った仮想平面ＡＰに対して垂直である。従って、ＹＺ平面内では、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は端面７ａ，８ａにおいて屈折せず、出射後もＺ方向に沿って真っ直ぐに進む。なお、キャピラリ６Ａの平坦面６ｂを基準とするＳＭＦ７，ＰＭＦ８の各光軸７ｂ，８ｂの高さＨ１と、レンズアレイ２５の平坦面２５ｂを基準とするレンズ２５１，２５２の各光軸２５１ａ，２５２ａの高さＨ２とは、互いに等しい。これにより、平坦な搭載面３９ａ上において、高さ方向（Ｙ方向）のＳＭＦ７，ＰＭＦ８とレンズ２５１，２５２との光軸調整を容易にすることができる。
以上に説明した本実施形態の光受信モジュール１Ａによって得られる効果について説明する。この光受信モジュール１Ａにおいては、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８が筐体２の外部から内部に導入されており、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の各先端部を保持するキャピラリ６Ａが筐体２内に収容されている。このような構成によれば、筐体２側面から突出するコネクタ構造を省いて光受信モジュール１Ａを小型化することができる。また、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８のそれぞれに対して設けられるレンズ２５１及びレンズ２５２をレンズホルダ２５３により一体化（アレイ化）しているので、レンズ２５１とレンズ２５２との中心間隔Ｄ２を小さくすることができる。これにより、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１を小さくして、光受信モジュール１Ａを更に小型化することができる。また、キャピラリ６Ａにおいては、ＳＭＦ７の第１端面を含む領域６ａ１の法線がＳＭＦ７の光軸に対して傾斜しており、ＰＭＦ８の第２端面を含む領域６ａ２の法線がＰＭＦ８の光軸に対して傾斜している。これにより、端面７ａ及び８ａにおける反射戻り光を抑制することができる。
ここで、反射戻り光を抑制するために、例えば図１２に示されるようにキャピラリ６Ａの端面６ａを仮想軸線ＡＸに対して一方向に傾斜させることも考えられる。しかしながらこの場合、レンズ２５１と端面７ａとの距離Ｄ４と、レンズ２５２と端面８ａとの距離Ｄ５とが互いに異なることとなる。従って、レンズ２５１，２５２の焦点距離が互いに等しい場合には、図のように一方の光が発散してしまい、精度良く平行光とすることが困難となる。また、レンズ２５１，２５２の焦点距離を個別に設定することによりこのような問題を回避できるが、レンズアレイ２５の加工が複雑化するとともに、レンズアレイ２５を搭載面３９ａ上に配置する際にレンズ２５１，２５２の位置関係を考慮しなければならず、組み立てが煩雑になる。これに対し、本実施形態では、仮想軸線ＡＸに対する領域６ａ１の傾斜の向きと領域６ａ２の傾斜の向きとが、互いに逆向きとなっている。これにより、レンズ２５１と端面７ａとの距離、及びレンズ２５２と端面８ａとの距離を互いに等しくできるので、レンズ２５１，２５２の焦点距離が互いに等しい場合であっても、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２のいずれも拡散させることなく、共に平行化することができる。そして、レンズ２５１，２５２の焦点距離を互いに等しくすることにより、レンズアレイ２５の加工が容易となり、また、レンズアレイ２５を搭載面３９ａ上に配置する際に２つのレンズの何れをレンズ２５１（２５２）としても良いので、組み立てを容易にできる。
また、反射戻り光を抑制するために、例えば図１３の（ａ），（ｂ）に示されるようにキャピラリ６Ａの端面６ａの法線を仮想平面ＡＰに対して傾斜させることも考えられる。しかしながらこの場合、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は、端面７ａ，８ａから出射する際にＹＺ面内において屈折する。その結果、レンズアレイ２５を通過した後の信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２の光路が、ＳＭＦ７及びＰＭＦ８の各光軸７ｂ，８ｂに対して仮想平面ＡＰと交差する方向すなわち筐体２の高さ方向（Ｚ方向）に移動（シフト）してしまう。すると、レンズアレイ２５の後段に配置される各光部品（図では光部品２１０として示す）の光軸も高さ方向に移動させる必要が生じ、筐体２の高さの増加、ベース部材３９の分割による部品点数の増加、光軸設計の複雑化等の影響が生じる。これに対し、本実施形態によれば、領域６ａ１及び領域６ａ２を仮想平面ＡＰに対して垂直とすることができる。これにより、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２が仮想平面ＡＰに沿って進行でき、仮想平面ＡＰと交差する方向（筐体２の高さ方向）への信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２の光路の移動（シフト）を抑制することができる。故に、筐体２の高さの増加を抑制し、また、ベース部材３９の分割による部品点数の増加および光軸設計の複雑化を抑制することができる。
（変形例）
図８は、上記実施形態の一変形例に係る光受信モジュール１Ｂの内部構造を示す平面図である。光受信モジュール１Ｂは、上記実施形態のキャピラリ６Ａに代えて、キャピラリ６Ｂを備える。光受信モジュール１Ｂの他の形態は上記実施形態と同様なので、詳細な説明を省略する。キャピラリ６Ｂと上記実施形態のキャピラリ６Ａとの相違点は、端面６ａの形状である。
図９は、本変形例のキャピラリ６Ｂの端面６ａ付近を拡大して示す平面図である。本変形例においても、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１は、ＳＭＦ７の光軸７ｂに対して傾斜している。また、領域６ａ２の法線ベクトルＮ２は、ＰＭＦ８の光軸８ｂに対して傾斜している。そして、仮想軸線ＡＸに対する領域６ａ１の傾斜の向きと、領域６ａ２の傾斜の向きとは互いに逆向きとなっている。法線ベクトルＮ１と光軸７ｂとの成す角θ１、及び法線ベクトルＮ２と光軸８ｂとの成す角θ２の大きさも、上記実施形態と同様である。領域６ａ１及び６ａ２は、２つの光軸７ｂ，８ｂを含みＸＺ平面に沿った仮想平面ＡＰ（図４を参照）に対して垂直である。
但し、本変形例では、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１と領域６ａ２の法線ベクトルＮ２とが、互いに近づく向きを有する。すなわち、法線ベクトルＮ１，Ｎ２の各Ｘ方向成分は、Ｚ方向に沿ったキャピラリ６Ｂの中心軸線側を向いている。従って、領域６ａ１の法線と、領域６ａ２の法線とのＸ方向における間隔は、端面６ａから離れるに従って次第に小さくなる。その結果、端面６ａは、Ｚ方向に窪む、平面視で三角形状の凹部の表面を構成している。
図１０は、キャピラリ６Ｂとレンズアレイ２５とが互いに対向した状態を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。本変形例においても、レンズ２５１とＳＭＦ７の端面７ａとの距離は、レンズ２５１の焦点距離に等しい。同様に、レンズ２５２とＰＭＦ８の端面８ａとの距離は、レンズ２５２の焦点距離に等しい。そして、レンズ２５１の焦点距離と、レンズ２５２の焦点距離とは互いに等しい。従って、レンズ２５１と端面７ａとの距離と、レンズ２５２と端面８ａとの距離とは互いに等しい。
ＳＭＦ７を伝搬した信号光Ｌ１は、端面７ａから出射する際、スネルの法則により、図９に示された角度θ１に応じた屈折角にて屈折する。同様に、ＰＭＦ８を伝搬した局発光Ｌ２は、端面８ａから出射する際、スネルの法則により、図９に示された角度θ２に応じた屈折角にて屈折する。本変形例では、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１と領域６ａ２の法線ベクトルＮ２とが互いに近づく向きを有するので、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２の出射後の光路は、端面６ａから離れるほど互いに離れる。そして、信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２はレンズ２５１，２５２において再び屈折し、レンズ２５１，２５２通過後の信号光Ｌ１及び局発光Ｌ２は互いに平行となる。従って、レンズアレイ２５を通過した後の信号光Ｌ１と局発光Ｌ２との中心間隔Ｄ３は、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１よりも大きくなる。
本変形例によれば、上記実施形態による前述した効果に加えて、次の効果を奏することができる。すなわち、本変形例では、領域６ａ１の法線ベクトルＮ１と領域６ａ２の法線ベクトルＮ２とが互いに近づく向きを有するので、レンズアレイ２５を通過した後の信号光Ｌ１と局発光Ｌ２との中心間隔Ｄ３を、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１よりも大きくすることができる。レンズアレイ２５を通過した後の信号光Ｌ１と局発光Ｌ２との間隔は、典型的にはＭＭＩ素子２１の信号光入力端と局発光入力端との間隔に従う。故に、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１を小さくすることができる。従って、光受信モジュールを更に小型化することができる。
また、光受信モジュール１Ｂを製造する際、ＰＭＦ８において互いに直交する偏光方向のうち一方の偏光方向を平坦面６ｂと平行にすることが望ましいが、製造誤差等により、該偏光方向が平坦面６ｂに対して僅かに傾くことがある。図１１の（ａ）は、端面６ａの正面図であって、ＰＭＦ８の偏光方向が平坦面６ｂに対して角度φだけ傾いた様子を示している。この場合、キャピラリ６Ｂをベース部材３９に接着する際に該偏光方向が搭載面３９ａと平行になるように、キャピラリ６ＢをＺ方向に沿った軸周りに角度φだけ回転させる（図１１の（ｂ））。すると、このキャピラリ６Ｂの回転により、ＳＭＦ７の光軸７ｂの位置が変動してしまう。具体的には、光軸７ｂがＹ方向にＤ１・ｓｉｎφだけ移動し、Ｘ方向にＤ１・（１−ｃｏｓφ）だけ移動する。その結果、光軸７ｂとレンズ２５１の光軸２５１ａとが僅かにずれてしまい、レンズ２５１とＭＭＩ素子２１，２２との光結合効率が低下してしまう。そして、ＳＭＦ７とＰＭＦ８との中心間隔Ｄ１が大きいほど、ＳＭＦ７の光軸７ｂの変動量が大きくなり、光結合効率がより低下する。本変形例によれば、上述したように中心間隔Ｄ１を小さくすることができるので、このような光結合効率の低下を小さく抑えることができる。
以上、本発明に係る光受信モジュールの実施形態について説明したが、本発明は、前述した各実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。
上記実施形態及び変形例では、キャピラリ端面が第１領域及び第２領域のみによって構成される場合を例示したが、キャピラリ端面はこれら以外の領域（例えば仮想軸線ＡＸに沿った領域）を含んでもよい。本発明では、第１領域は第１光ファイバの端面を含み、第２領域は第２光ファイバの端面を含んでいればよく、第１領域と第２領域との間若しくは第１領域及び第２領域の周辺に他の領域が設けられることを妨げない。他の領域は、平坦であってもよく、湾曲していてもよい。
１Ａ，１Ｂ…光受信モジュール、２…筐体、２ａ…側壁、２ｂ…窓部、３…光ファイバ導入部、３ａ…側面、３ｂ…開口、３ｃ…傾斜面、３ｄ…孔、５…光ファイバアレイ、６Ａ，６Ｂ…キャピラリ、６ａ…端面、６ａ１…第１領域、６ａ２…第２領域、６ｂ，６ｃ…平坦面、７…ＳＭＦ、８…ＰＭＦ、７ａ，８ａ…端面、７ｂ，８ｂ…光軸、１０…封止補材、２１，２２…ＭＭＩ素子、２３…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２４…スキュー調整素子、２５…レンズアレイ、２５ｂ，２５ｃ…平坦面、２６，３２…ビームスプリッタ（ＢＳ）、２７…λ／２板、２８…全反射ミラー、３１…偏光子、３３…ＰＤキャリア、３４…モニタ用ＰＤ、３５，３６…アンプ、３７，３８…レンズアレイ、３９…ベース部材、３９ａ…搭載面、６１，６２…貫通孔、２５１，２５２…レンズ、２５１ａ，２５２ａ…光軸、２５３…レンズホルダ、ＡＰ…仮想平面、ＡＸ…仮想軸線、Ｌ１，Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２…信号光、Ｌ２，Ｌ２１，Ｌ２２…局発光、Ｍ１…モニタ光、Ｎ１，Ｎ２…法線ベクトル。

Claims (5)

  1. 位相変調された信号光に局発光を干渉させることにより前記信号光に含まれる情報を復調する復調部と、
    前記復調部を収容する筐体と、
    前記筐体の外部から内部に導入され、前記復調部と光学的に結合される第１端面を有し、前記信号光を伝搬する第１光ファイバと、
    前記第１光ファイバと並んで前記筐体の外部から内部に導入され、前記復調部と光学的に結合される第２端面を有し、前記局発光を伝搬する第２光ファイバと、
    前記筐体内に収容され、前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバの各先端部を保持するキャピラリと、
    前記第１光ファイバの光軸上に配置されて前記信号光を平行化する第１レンズ、前記第２光ファイバの光軸上に配置されて前記局発光を平行化する第２レンズ、及び、前記第１レンズと前記第２レンズとを相互に固定する固定部を有するレンズアレイと、
    を備え、
    前記キャピラリは、前記レンズアレイと対向する端面を有し、該端面は、前記第１端面を含む第１領域及び前記第２端面を含む第２領域を含み、
    前記第１領域の法線ベクトルは前記第１光ファイバの光軸に対して傾斜しており、前記第２領域の法線ベクトルは前記第２光ファイバの光軸に対して傾斜しており、
    前記第１光ファイバの光軸及び前記第２光ファイバの光軸の双方と交差する仮想軸線に対する前記第１領域の傾斜の向きと前記第２領域の傾斜の向きとが互いに逆向きである、コヒーレント光受信モジュール。
  2. 前記第１領域の法線ベクトルと前記第２領域の法線ベクトルとが互いに近づく向きを有する、請求項１に記載のコヒーレント光受信モジュール。
  3. 前記第１領域の法線ベクトルと前記第２領域の法線ベクトルとが互いに離れる向きを有する、請求項１に記載のコヒーレント光受信モジュール。
  4. 前記第１領域及び前記第２領域が、前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバの各光軸を含む仮想平面に対して垂直である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコヒーレント光受信モジュール。
  5. 前記キャピラリ及び前記レンズアレイが、前記筐体に収容されたベース部材の搭載面上に配置され、
    前記搭載面と対向する前記キャピラリの面を基準とする前記第１光ファイバ及び前記第２光ファイバの各光軸の高さと、前記搭載面と対向する前記レンズアレイの面を基準とする前記第１レンズ及び前記第２レンズの各光軸の高さとが互いに等しい、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコヒーレント光受信モジュール。
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