JP2020021013A - 波長多重光モジュール、波長分離光モジュール、及び光モジュール - Google Patents

波長多重光モジュール、波長分離光モジュール、及び光モジュール Download PDF

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Abstract

【課題】面発光素子又は受光素子を用いた光モジュールを薄型化する。【解決手段】波長多重光モジュール６０１の基板６１１上に、それぞれ異なる波長の光を出射するＮ個の面発光素子６２１−１〜Ｎが所定方向に並んで配置される。透過部材６１２は、基板６１１と平行な第１面６３１と第２面６３２とを有し、反射部材６１３は、第２面６３２と平行な第３面６３３を有する。第２面６３２は、第１面６３１に対して所定方向に傾斜し、第３面６３３と空気層を挟んで対向している。第２面６３２上には、Ｎ個の光学フィルタ６２２−１〜Ｎが直線状に並んで配置される。面発光素子６２１−Ｎ以外の面発光素子から出射される光は、透過部材６１２といずれかの光学フィルタとを透過した後に、第３面６３３といずれかの光学フィルタとによって反射される。反射された光は、面発光素子６２１−Ｎから出射されて透過部材６１２と光学フィルタ６２２−Ｎとを透過した光に集約。【選択図】図６

Description

本発明は、波長多重光モジュール、波長分離光モジュール、及び光モジュールに関する。
垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER，ＶＣＳＥＬ）は、レーザダイオードの一種であり、基板と垂直な方向に光を出射する。ＶＣＳＥＬは、安価に製造できることを特徴とし、光インターコネクトに多用される。それぞれ異なる波長の光を出射する複数のＶＣＳＥＬを用いた波長多重技術を、ＱＳＦＰ（Quad Small Form-factor Pluggable）モジュールに適用することで、既設の光ファイバの伝送帯域を増加させることができる。
ＱＳＦＰモジュールは、例えば、データセンタ内のサーバ間又はスイッチ間の短距離通信の用途に用いられる。波長多重技術を適用した場合、１本の光ファイバで広帯域の光信号を伝送できるため、パラレル光ファイバを新たに敷設することなく、既設の２芯の光ケーブル（Ｄｕｐｌｅｘファイバ）を活用して、広帯域の伝送が可能になる。
通常のＱＳＦＰモジュールは、８芯の光ケーブルに含まれる８本の光ファイバを用いて、４チャネルの光信号を送受信することができる。このようなＱＳＦＰモジュールに波長多重技術を適用して、１本の光ファイバに４チャネルの光信号を多重すれば、２芯の光ケーブルを用いて４チャネルの光信号を送受信することが可能になる。
波長多重光伝送に関して、様々な光制御モジュール及び光合分波器が知られている（例えば、特許文献１〜特許文献３を参照）。
特開２００５−１７８１１号公報 特開２００５−２７４７００号公報 国際公開第２００６／１３４６７５号パンフレット
ＶＣＳＥＬを用いた波長多重技術をＱＳＦＰモジュールに適用する場合、基板と垂直な方向に出射される光を多重することになるため、ＱＳＦＰモジュールを薄型化することが困難である。
なお、かかる問題は、ＶＣＳＥＬを用いたＱＳＦＰモジュールに限らず、他の面発光素子を用いた他の光モジュールにおいても生ずるものである。また、かかる問題は、面発光素子を用いた光モジュールに限らず、受光素子を用いた光モジュールにおいても生ずるものである。
１つの側面において、本発明は、面発光素子又は受光素子を用いた光モジュールを薄型化することを目的とする。
１つの案では、波長多重光モジュールは、基板、透過部材、及び反射部材を含む。基板上には、それぞれ異なる波長の光を出射する複数の面発光素子が所定方向に並んで配置される。透過部材は、基板と平行な第１面と第１面の裏面である第２面とを有し、反射部材は、透過部材の第２面と平行な第３面を有する。
透過部材の第２面は、第１面に対して上記所定方向に傾斜し、反射部材の第３面と空気層を挟んで対向している。透過部材の第２面上には、複数の光学フィルタが、以下の条件を満たすように、直線状に並んで配置される。
（１）複数の面発光素子のうち所定の面発光素子以外の面発光素子から出射される光が、透過部材といずれかの光学フィルタとを透過した後に、反射部材の第３面といずれかの光学フィルタとによって反射される。
（２）反射部材の第３面といずれかの光学フィルタとによって反射された光が、所定の面発光素子から出射されて透過部材と所定の光学フィルタとを透過した光に集約される。
実施形態によれば、面発光素子又は受光素子を用いた光モジュールを薄型化することができる。
光モジュールの構成図である。 光学ブロックの構成図である。 光学ブロックの断面を示す図である。 波長フィルタの透過特性を示す図である。 ＱＳＦＰモジュールの断面を示す図である。 波長多重光モジュールの構成図である。 波長分離光モジュールの構成図である。 透過部材の構成図である。 透過部材及び反射部材の断面を示す図である。 角度と厚みの関係を示す図である。 光モジュールの三面図である。 基板の平面図である。
以下、図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。
図１は、波長多重光を送受信する光モジュールの構成例を示している。図１の光モジュールは、基板１０１を含み、送信用の光ファイバ１０２を用いて４チャネルの光信号を送信し、受信用の光ファイバ１０３を用いて４チャネルの光信号を受信する。
基板１０１上の領域１１１には、ＶＣＳＥＬ１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１２１−４及びフォトダイオード（Photodiode，ＰＤ）１２２−１〜ＰＤ１２２−４が搭載されている。ＶＣＳＥＬ１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１２１−４は、等間隔で配置されており、ＰＤ１２２−１〜ＰＤ１２２−４も、等間隔で配置されている。
また、領域１１１の一方の側には、送信回路１１２が搭載されており、領域１１１の他方の側には、受信回路１１３が搭載されている。例えば、送信回路１１２及び受信回路１１３は、集積回路（Integrated Circuit，ＩＣ）である。
さらに、基板１０１上には、送信回路１１２に接続された信号電極１２３−１〜信号電極１２３−４、受信回路１１３に接続された信号電極１２４−１〜信号電極１２４−４、グランド電極１２５、及びグランド電極１２６が設けられている。
ＶＣＳＥＬ１２１−ｉ（ｉ＝１〜４）は、信号電極１２３−ｉとグランド電極１２５に接続され、波長λｉの光を出射する。そして、ＶＣＳＥＬ１２１−ｉは、信号電極１２３−ｉからの電気信号によって波長λｉの光を変調することで、波長λｉの光信号を生成する。ＶＣＳＥＬ１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１２１−４が出射する波長λ１〜波長λ４の光信号を集約することで、波長多重光が生成され、生成された波長多重光が光ファイバ１０２へ出力される。
ＰＤ１２２−ｉ（ｉ＝１〜４）は、信号電極１２４−ｉとグランド電極１２６に接続され、光ファイバ１０３から出力される波長多重光に含まれる波長λ１〜波長λ４の光信号のうち、波長λｉの光信号を受光する。そして、ＰＤ１２２−ｉは、波長λｉの光信号に対する光電変換を行うことで、ｉ番目のチャネルの電気信号を生成し、生成した電気信号を信号電極１２４−ｉへ出力する。
図２は、図１の光モジュールに含まれる光学ブロックの構成例を示している。図２の光学ブロック２０１は、領域１１１の上方に固定され、基板１０１と光学ブロック２０１との間には空間が確保されている。光学ブロック２０１は、例えば、ガラス、透明樹脂等で作られる透過部材である。
光学ブロック２０１の底面において、光ファイバ１０２を延長した直線上には、波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４が設けられる。また、光ファイバ１０３を延長した直線上には、波長フィルタ２１２−１〜波長フィルタ２１２−４が設けられる。波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４は、等間隔で配置されており、波長フィルタ２１２−１〜波長フィルタ２１２−４も、等間隔で配置されている。波長フィルタ２１１−ｉ及び波長フィルタ２１２−ｉ（ｉ＝１〜４）は、多層膜波長フィルタであってもよい。
図３は、図２の光ファイバ１０２を延長した直線上における光学ブロック２０１の断面の例を示している。光学ブロック２０１の上面及び底面は、基板１０１に対して所定の角度で傾斜しており、上面には反射膜３０１が貼付されており、底面には、波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４が貼付されている。光学ブロック２０１の上面と光ファイバ１０２の入口との間には、レンズ３０２が設けられる。
図４は、波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４の透過特性の例を示している。図４（ａ）は、波長フィルタ２１１−１の透過特性の例を示し、図４（ｂ）は、波長フィルタ２１１−２の透過特性の例を示し、図４（ｃ）は、波長フィルタ２１１−３の透過特性の例を示し、図４（ｄ）は、波長フィルタ２１１−４の透過特性の例を示している。
横軸は波長を表し、縦軸は透過率を表す。この例では、λ１＜λ２＜λ３＜λ４である。波長フィルタ２１１−ｉ（ｉ＝１〜４）は、波長λ１〜波長λ４の光のうち、波長λｉの光を透過させ、それ以外の波長の光を反射する。
図３のＶＣＳＥＬ１２１−１から出射された波長λ１の光信号は、波長フィルタ２１１−１及び光学ブロック２０１を透過した後、反射膜３０１及び波長フィルタ２１１−２〜波長フィルタ２１１−４によって反射される。ＶＣＳＥＬ１２１−２から出射された波長λ２の光信号は、波長フィルタ２１１−２及び光学ブロック２０１を透過した後、反射膜３０１、波長フィルタ２１１−３、及び波長フィルタ２１１−４によって反射される。
ＶＣＳＥＬ１２１−３から出射された波長λ３の光信号は、波長フィルタ２１１−３及び光学ブロック２０１を透過した後、反射膜３０１及び波長フィルタ２１１−４によって反射される。ＶＣＳＥＬ１２１−４から出射された波長λ４の光信号は、波長フィルタ２１１−４を透過し、波長フィルタ２１１−４によって反射された波長λ１〜波長λ３の光信号に集約される。これにより、波長λ１〜波長λ４の光信号を含む波長多重光が生成される。生成された波長多重光は、レンズ３０２により集光されて、光ファイバ１０２の入口に入射する。
ＱＳＦＰモジュールの筐体のサイズは、ＭＳＡ（Multi-Source Agreement）によって決められており、その筐体内に光学ブロック２０１を納めるためには、光学ブロック２０１を薄型化することが望ましい。
図５は、ＱＳＦＰモジュールの断面の例を示している。筐体５０１内には、基板５０２及び光学部５０３が納められ、基板５０２には電気信号用のコネクタ５０４が接続され、光学部５０３には光ファイバ５０５が接続される。基板５０２は、図１の基板１０１に対応し、光学部５０３は、図２の光学ブロック２０１に対応し、光ファイバ５０５は、光ファイバ１０２又は光ファイバ１０３に対応する。
ＭＳＡの仕様によれば、基板５０２の表面から光ファイバ５０５の中心線５１１までの距離ｄを３ｍｍ程度以下に抑えることが望ましい。基板５０２上にＶＣＳＥＬを実装するための空間の高さが１ｍｍ程度であると仮定すると、残された高さは２ｍｍ以下である。
しかしながら、基板上の４つのＶＣＳＥＬ１２１−ｉは、所定の間隔で配置されているため、光学ブロック２０１の底面上の４つの波長フィルタ２１１−ｉも所定の間隔で配置される。したがって、図３に示したように、光学ブロック２０１内での光信号の折り返しによって、１つの波長フィルタから次の波長フィルタへ光信号を到達させる構成では、光学ブロック２０１の厚みを薄くすることは困難である。
さらに、図３の構成では、波長多重光を光ファイバ１０２に入射させるために、水平に延びている光ファイバ１０２の端部を下方へ曲げているため、光学ブロック２０１の厚みに、光ファイバ１０２の曲がった端部の高さが追加される。
図６は、実施形態の波長多重光モジュールの構成例を示している。図６の波長多重光モジュール６０１は、基板６１１、透過部材６１２、及び反射部材６１３を含む。
基板６１１上には、それぞれ異なる波長の光を出射するＮ個（Ｎは２以上の整数）の面発光素子６２１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が所定方向に並んで配置される。透過部材６１２は、基板６１１と平行な第１面６３１と第１面６３１の裏面である第２面６３２とを有し、反射部材６１３は、第２面６３２と平行な第３面６３３を有する。
第２面６３２は、第１面６３１に対して上記所定方向に傾斜し、第３面６３３と空気層を挟んで対向している。第２面６３２上には、Ｎ個の光学フィルタ６２２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が、以下の条件を満たすように、直線状に並んで配置される。
（Ａ１）Ｎ個の面発光素子６２１−ｉのうち所定の面発光素子６２１−Ｎ以外の面発光素子から出射される光が、透過部材６１２といずれかの光学フィルタ６２２−ｉとを透過した後に、第３面６３３といずれかの光学フィルタ６２２−ｉとによって反射される。
（Ａ２）第３面６３３といずれかの光学フィルタ６２２−ｉとによって反射された光が、所定の面発光素子６２１−Ｎから出射されて透過部材６１２と所定の光学フィルタ６２２−Ｎとを透過した光に集約される。
図６の波長多重光モジュール６０１によれば、面発光素子を用いた光モジュールを薄型化することができる。
図７は、実施形態の波長分離光モジュールの構成例を示している。図７の波長分離光モジュール７０１は、基板７１１、透過部材７１２、及び反射部材７１３を含む。
基板７１１上には、Ｎ個の受光素子７２１−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が所定方向に並んで配置される。透過部材７１２は、基板７１１と平行な第１面７３１と第１面７３１の裏面である第２面７３２とを有し、反射部材７１３は、第２面７３２と平行な第３面７３３を有する。
第２面７３２は、第１面７３１に対して上記所定方向に傾斜し、第３面７３３と空気層を挟んで対向している。第２面７３２上には、Ｎ個の光学フィルタ７２２−ｉ（ｉ＝１〜Ｎ）が、以下の条件を満たすように、直線状に並んで配置される。
（Ｂ１）波長多重光に含まれるＮ個の波長の光のうち所定波長の光が、所定の光学フィルタ７２２−Ｎと透過部材７１２とを透過することで、Ｎ個の受光素子７２１−ｉのうち所定の受光素子７２１−Ｎに入射する。
（Ｂ２）所定波長以外の波長の光が、いずれかの光学フィルタ７２２−ｉと第３面７３３とによって反射された後に、いずれかの光学フィルタ７２２−ｉと透過部材７１２とを透過することで、所定の受光素子７２１−Ｎ以外の受光素子７２１−ｉに入射する。
図７の波長分離光モジュール７０１によれば、受光素子を用いた光モジュールを薄型化することができる。
図６の波長多重光モジュール６０１及び図７の波長分離光モジュール７０１の両方の機能を有する実施形態の光モジュールとしては、例えば、図１と同様の光モジュールを用いることができる。ただし、実施形態の光モジュールでは、図２の光学ブロック２０１の代わりに、図６及び図７に示したような透過部材及び反射部材が用いられる。
基板１０１は、図６の基板６１１及び図７の基板７１１に対応し、ＶＣＳＥＬ１２１−ｉは、図６の面発光素子６２１−ｉに対応し、ＰＤ１２２−ｉは、図７の受光素子７２１−ｉに対応する。ＶＣＳＥＬ１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１２１−４が並んでいる方向は、基板６１１上における所定方向に対応し、ＰＤ１２２−１〜ＰＤ１２２−４が並んでいる方向は、基板７１１上における所定方向に対応する。
ただし、ＶＣＳＥＬ１２１−ｉの代わりに、外部共振器型垂直面発光レーザ、水平共振器型面発光レーザ等の他の面発光素子を用いてもよく、ＰＤ１２２−ｉの代わりに、フォトトランジスタ等の他の受光素子を用いてもよい。Ｎチャネルの光信号を送受信する場合は、基板１０１上にＮ個の面発光素子及びＮ個の受光素子が搭載される。
図８は、光モジュールに含まれる透過部材の構成例を示している。図８の透過部材８０１は、領域１１１の上方に固定され、基板１０１と透過部材８０１との間には空間が確保されている。透過部材８０１の材質は、例えば、ガラス、透明樹脂等である。図８の光モジュールでは、図２の光ファイバ１０２及び光ファイバ１０３の代わりに、光ファイバ８０２及び光ファイバ８０３がそれぞれ用いられる。
透過部材８０１の上面において、光ファイバ８０２を延長した直線上には、波長フィルタ８１１−１〜波長フィルタ８１１−４が設けられる。また、光ファイバ８０３を延長した直線上には、波長フィルタ８１２−１〜波長フィルタ８１２−４が設けられる。波長フィルタ８１１−１〜波長フィルタ８１１−４は、等間隔で配置されており、波長フィルタ８１２−１〜波長フィルタ８１２−４も、等間隔で配置されている。波長フィルタ８１１−ｉ及び波長フィルタ８１２−ｉ（ｉ＝１〜４）は、多層膜波長フィルタであってもよい。
透過部材８０１は、図６の透過部材６１２及び図７の透過部材７１２に対応し、波長フィルタ８１１−ｉは、図６の光学フィルタ６２２−ｉに対応し、波長フィルタ８１２−ｉは、図７の光学フィルタ７２２−ｉに対応する。波長フィルタ８１１−ｉ及び波長フィルタ８１２−ｉの代わりに、ロングパスフィルタ、ショートパスフィルタ等の他の光学フィルタを用いてもよい。
図９は、図８の光ファイバ８０２を延長した直線上における透過部材８０１及び反射部材９０１の断面の例を示している。反射部材９０１は、図６の反射部材６１３及び図７の反射部材７１３に対応する。
透過部材８０１の断面は楔形状であり、透過部材８０１は、基板１０１と平行な底面８２１と、上面８２２とを有する。反射部材９０１は、上面８２２と平行な底面９１１と、底面９１１と所定の角度を成す面９１２とを有する。透過部材８０１の上面８２２は、底面８２１に対して角度θで所定方向に傾斜し、反射部材９０１の底面９１１と空気層を挟んで対向している。
例えば、反射部材９０１の材質は、透過部材８０１と同じであり、底面９１１及び面９１２には、反射膜が貼付されている。底面９１１及び面９１２に反射膜を貼付することで、透過部材８０１及び反射部材９０１の材質が同じであっても、底面９１１及び面９１２に入射する光信号を反射することができる。
透過部材８０１の底面８２１は、図６の第１面６３１及び図７の第１面７３１に対応し、上面８２２は、図６の第２面６３２及び図７の第２面７３２に対応する。反射部材９０１の底面９１１は、図６の第３面６３３及び図７の第３面７３３に対応する。
透過部材８０１の上面８２２上には、波長フィルタ８１１−１〜波長フィルタ８１１−４が貼付されている。これらの波長フィルタ８１１−ｉは、以下の条件を満たすように、直線状に並んで配置される。
（Ｃ１）光ファイバ８０２に最も近いＶＣＳＥＬ１２１−４以外のＶＣＳＥＬ１２１−ｉから出射される光が、透過部材８０１といずれかの波長フィルタ８１１−ｉとを透過した後に、底面９１１といずれかの波長フィルタ８１１−ｉとによって反射される。
（Ｃ２）底面９１１といずれかの波長フィルタ８１１−ｉとによって反射された光が、ＶＣＳＥＬ１２１−４から出射されて透過部材８０１と波長フィルタ８１１−４とを透過した光に集約される。
波長フィルタ８１１−１〜波長フィルタ８１１−４の透過特性は、図４に示した波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４の透過特性と同様である。
ＶＣＳＥＬ１２１−１から出射された波長λ１の光信号は、透過部材８０１及び波長フィルタ８１１−１を透過した後、底面９１１及び波長フィルタ８１１−２〜波長フィルタ８１１−４によって反射される。ＶＣＳＥＬ１２１−２から出射された波長λ２の光信号は、透過部材８０１及び波長フィルタ８１１−２を透過した後、底面９１１、波長フィルタ８１１−３、及び波長フィルタ８１１−４によって反射される。
ＶＣＳＥＬ１２１−３から出射された波長λ３の光信号は、透過部材８０１及び波長フィルタ８１１−３を透過した後、底面９１１及び波長フィルタ８１１−４によって反射される。ＶＣＳＥＬ１２１−４から出射された波長λ４の光信号は、波長フィルタ８１１−４を透過し、波長フィルタ８１１−４によって反射された波長λ１〜波長λ３の光信号に集約される。これにより、波長λ１〜波長λ４の光信号を含む波長多重光が生成される。生成された波長多重光は、面９１２によって反射されて、基板１０１と平行な光ファイバ８０２へ出射される。
図８の光ファイバ８０３を延長した直線上における透過部材８０１及び反射部材９０１の断面も、図９に示した断面と同様である。この場合、ＶＣＳＥＬ１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１２１−４が図１のＰＤ１２２−１〜ＰＤ１２２−４に置き換えられ、波長フィルタ８１１−１〜波長フィルタ８１１−４が図８の波長フィルタ８１２−１〜波長フィルタ８１２−４に置き換えられる。また、光ファイバ８０２が図８の光ファイバ８０３に置き換えられる。
基板１０１と平行な光ファイバ８０３から出射される波長多重光は、反射部材９０１の面９１２によって反射されて、波長フィルタ８１２−４に入射する。波長フィルタ８１２−ｉは、以下の条件を満たすように、直線状に並んで配置される。
（Ｄ１）波長多重光に含まれる波長λ１〜波長λ４の光のうち波長λ４の光が、波長フィルタ８１２−４と透過部材８０１とを透過することで、ＰＤ１２２−４に入射する。
（Ｄ２）波長λ１〜波長λ３の光が、いずれかの波長フィルタ８１２−ｉと底面９１１とによって反射された後に、いずれかの波長フィルタ８１２−ｉと透過部材８０１とを透過することで、ＰＤ１２２−１〜ＰＤ１２２−３に入射する。
波長フィルタ８１２−１〜波長フィルタ８１２−４の透過特性は、図４に示した波長フィルタ２１１−１〜波長フィルタ２１１−４の透過特性と同様である。
波長λ１の光は、波長フィルタ８１２−２〜波長フィルタ８１２−４と底面９１１とによって反射された後に、波長フィルタ８１２−１と透過部材８０１とを透過することで、ＰＤ１２２−１に入射する。波長λ２の光は、波長フィルタ８１２−３、波長フィルタ８１２−４、及び底面９１１によって反射された後に、波長フィルタ８１２−２と透過部材８０１とを透過することで、ＰＤ１２２−２に入射する。波長λ３の光は、波長フィルタ８１２−４及び底面９１１によって反射された後に、波長フィルタ８１２−３と透過部材８０１とを透過することで、ＰＤ１２２−３に入射する。
このような光モジュールによれば、透過部材８０１の上面８２２が底面８２１に対して角度θで傾斜しているため、透過部材８０１と反射部材９０１との間で光信号を折り返しながら、波長多重又は波長分離を行うことができる。
また、透過部材８０１は、ガラス等の屈折率の大きな材料で作られており、透過部材８０１と反射部材９０１との間の空間は、屈折率１の空気層である。このため、波長フィルタ８１１−ｉから出射される光の出射角度と、波長フィルタ８１２−ｉに入射する光の入射角度とを大きくすることができる。したがって、透過部材８０１と反射部材９０１との距離が短くても、光信号の折り返しによって、１つの波長フィルタから次の波長フィルタへ光信号を到達させることが可能になり、光モジュールの厚みを削減することができる。
さらに、反射部材９０１の底面９１１と所定の角度を成す面９１２を設けることで、基板１０１と平行な水平方向に波長多重光を出射し、かつ、水平方向から波長多重光を入射させることができる。したがって、図３に示したような、光ファイバの曲がった端部が不要になり、光モジュールの厚みをさらに削減することができる。
図１０は、透過部材８０１の上面８２２の角度θと、底面８２１から反射部材９０１の上端までの厚みとの関係の例を示している。横軸は角度θ（°）を表し、縦軸は、厚み（ｍｍ）を表す。この例では、基板１０１上において、ＶＣＳＥＬ１２１−ｉ及びＰＤ１２２−ｉが０．５ｍｍ間隔で配置されている。
曲線１００１は、図３の光学ブロック２０１を用いた場合の厚みの変化を表し、曲線１００２は、図９の透過部材８０１及び反射部材９０１を用いた場合の厚みの変化を表す。直線１００３は、ＭＳＡの仕様から決定される目標値（２ｍｍ）を示している。曲線１００１の場合、角度θは、光学ブロック２０１の底面の基板１０１に対する角度を表す。
曲線１００１が表す厚みは、角度θが変化しても、直線１００３が示す目標値を上回っているが、曲線１００２が表す厚みは、角度θを１０°前後に設定すると、目標値以下になる。このように、図９の透過部材８０１及び反射部材９０１を用いることで、透過部材８０１の底面８２１から反射部材９０１の上端までの厚みを目標値以下にすることができ、薄型の光モジュールが実現される。
透過部材８０１及び反射部材９０１を用いた光モジュールは、ＱＳＦＰモジュール、ＱＳＦＰ−ＤＤモジュール、ＯＳＦＰ（Octal Small Form-factor Pluggable）モジュール等として用いることが可能である。ＱＳＦＰ−ＤＤモジュールは、ＱＳＦＰモジュールの内部の部品を２段積み重ねた構成を有し、８チャネルの光信号を送受信することができる。ＯＳＦＰモジュールも、８チャネルの光信号を送受信することができる。８チャネルの光信号を送受信する場合は、透過部材８０１上に８個の波長フィルタ８１１−ｉ及び８個の波長フィルタ８１２−ｉが配置される。
図１１は、光モジュールの三面図の例を示しており、図１２は、図１１の基板１１０１の平面図の例を示している。図１１及び図１２の光モジュールは、基板１１０１、透過部材１１０４、及び反射部材１１０５を含む。
図１２に示すように、基板１１０１上には、送信回路１１０２、受信回路１１０３、ＶＣＳＥＬ１１２１−１〜ＶＣＳＥＬ１１２１−４、及びＰＤ１１２２−１〜ＰＤ１１２２−４が搭載されている。
図１１の側面図が示すように、透過部材１１０４の断面は台形状であり、透過部材１１０４は、基板１１０１と平行な底面１１４１と、上面１１４２とを有する。反射部材１１０５は、上面１１４２と平行な底面１１４３と、底面１１４３と所定の角度を成す面１１４４とを有する。透過部材１１０４の上面１１４２は、底面１１４１に対して所定方向に傾斜し、反射部材１１０５の底面１１４３と空気層を挟んで対向している。
透過部材１１０４の上面１１４２には、波長フィルタ１１３１−１〜波長フィルタ１１３１−４が所定方向に直線状に並んで配置され、波長フィルタ１１３２−１〜波長フィルタ１１３２−４も所定方向に直線状に並んで配置されている。
基板１１０１、送信回路１１０２、受信回路１１０３、ＶＣＳＥＬ１１２１−ｉ、及びＰＤ１１２２−ｉは、図１の基板１０１、送信回路１１２、受信回路１１３、ＶＣＳＥＬ１２１−ｉ、及びＰＤ１２２−ｉにそれぞれ対応する。
透過部材１１０４及び反射部材１１０５は、図９の透過部材８０１及び反射部材９０１にそれぞれ対応し、波長フィルタ１１３１−ｉ及び波長フィルタ１１３２−ｉは、図８の波長フィルタ８１１−ｉ及び波長フィルタ８１２−ｉにそれぞれ対応する。したがって、波長フィルタ１１３１−ｉは、（Ｃ１）及び（Ｃ２）と同様の条件を満たすように配置され、波長フィルタ１１３２−ｉは、（Ｄ１）及び（Ｄ２）と同様の条件を満たすように配置される。
送信用の光ファイバ１１１１及び受信用の光ファイバ１１１２は、フェレール１１０６、ＭＴ（Mechanical Transfer）ピン１１０８、及びＭＴピン１１０９を用いて、透過部材１１０４に固定される。透過部材１１０４及びフェレール１１０６には、ＭＴピン用の孔が形成され、光ファイバ１１１１及び光ファイバ１１１２の中心線は、ＭＴピン１１０８及びＭＴピン１１０９によって、セルフアライメントで位置決めされる。
フェレール１１０６にはレンズ１１０７が固定されており、反射部材１１０５の面１１４４によって反射された波長多重光は、レンズ１１０７によって集光されて、光ファイバ１１１１へ出射される。また、光ファイバ１１１２から出射される波長多重光は、レンズ１１０７によって集光されて、面１１４４に入射する。
図１１の正面図が示すように、透過部材１１０４は、基板１１０１に接する、基板側スペーサ部１１５１及び基板側スペーサ部１１５２を含む。基板側スペーサ部１１５１及び基板側スペーサ部１１５２によって、透過部材１１０４の底面１１４１が基板１１０１と平行に保持される。これにより、底面１１４１と基板１１０１の間に、送信回路１１０２、受信回路１１０３、ＶＣＳＥＬ１１２１−ｉ、及びＰＤ１１２２−ｉを実装するための空間を確保しながら、透過部材１１０４を基板１１０１に固定することができる。
光モジュールをＱＳＦＰモジュールとして用いる場合、基板１１０１の表面から透過部材１１０４の底面１１４１までの高さＨ２を、１ｍｍ程度に設定することが望ましい。この場合、基板側スペーサ部１１５１及び基板側スペーサ部１１５２の高さも１ｍｍ程度に設定される。
また、透過部材１１０４は、反射部材１１０５に接する、反射部材側スペーサ部１１５３及び反射部材側スペーサ部１１５４を含む。反射部材側スペーサ部１１５３及び反射部材側スペーサ部１１５４によって、反射部材１１０５の底面１１４３が透過部材１１０４の上面１１４２と平行に保持される。これにより、底面１１４３と上面１１４２の間に、波長フィルタ１１３１−ｉ及び波長フィルタ１１３２−ｉを実装し、かつ、光信号が折り返しながら伝搬するための空間を確保しながら、反射部材１１０５を透過部材１１０４に固定することができる。
光モジュールをＱＳＦＰモジュールとして用いる場合、透過部材１１０４の底面１１４１から反射部材１１０５の上端までの高さＨ１を、２ｍｍ以下に設定することが望ましい。この場合、透過部材１１０４の底面１１４１から透過部材１１０４の上端までの高さも２ｍｍ以下に設定される。
反射部材側スペーサ部１１５３には、反射部材１１０５を支持する切り欠き溝１１５５が形成されており、反射部材側スペーサ部１１５４には、反射部材１１０５を支持する切り欠き溝１１５６が形成されている。切り欠き溝１１５５及び切り欠き溝１１５６を形成することにより、透過部材１１０４に対する反射部材１１０５の位置合わせが容易になり、底面１１４３を精度良く上面１１４２と平行に保持することができる。
図１〜図３の光モジュール及び図５のＱＳＦＰモジュールの構成は一例に過ぎず、光モジュール又はＱＳＦＰモジュールの用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。
図６の波長多重光モジュール及び図７の波長分離光モジュールの構成は一例に過ぎず、波長多重光モジュール又は波長分離光モジュールの用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。
図８及び図９の光モジュールの構成は一例に過ぎず、光モジュールの用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。例えば、Ｎチャネルの光信号を送受信する場合は、透過部材８０１上にＮ個の波長フィルタ８１１−ｉ及びＮ個の波長フィルタ８１２−ｉが配置される。反射部材９０１に面９１２を設ける代わりに、図３に示したように、光ファイバ８０２の端部を下方へ曲げることで、波長多重光を光ファイバ８０２に入射させてもよい。
図１１及び図１２の光モジュールの構成は一例に過ぎず、光モジュールの用途又は条件に応じて一部の構成要素を省略又は変更してもよい。例えば、Ｎチャネルの光信号を送受信する場合は、基板１１０１上にＮ個のＶＣＳＥＬ１１２１−ｉ及びＮ個のＰＤ１１２２−ｉが搭載され、透過部材１１０４上にＮ個の波長フィルタ１１３１−ｉ及びＮ個の波長フィルタ１１３２−ｉが配置される。反射部材１１０５に面１１４４を設ける代わりに、図３に示したように、光ファイバ１１１１の端部を下方へ曲げることで、波長多重光を光ファイバ１１１１に入射させてもよい。
図４に示した波長フィルタ２１１−ｉの透過特性は一例に過ぎず、透過特性は、使用される波長フィルタに応じて変化する。図１０に示した角度θと厚みの関係は一例に過ぎず、角度θと厚みの関係は、使用されるＶＣＳＥＬ１２１−ｉ及びＰＤ１２２−ｉの個数及び配置間隔に応じて変化する。
開示の実施形態とその利点について詳しく説明したが、当業者は、特許請求の範囲に明確に記載した本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更、追加、省略をすることができるであろう。
図１乃至図１２を参照しながら説明した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
基板と透過部材と反射部材とを備える波長多重光モジュールであって、
前記基板上には、それぞれ異なる波長の光を出射する複数の面発光素子が所定方向に並んで配置され、
前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
前記透過部材の前記第２面上には、複数の光学フィルタが直線状に並んで配置され、
前記複数の面発光素子のうち所定の面発光素子以外の面発光素子から出射される光が、前記透過部材といずれかの光学フィルタとを透過した後に、前記反射部材の前記第３面といずれかの光学フィルタとによって反射されることで、前記所定の面発光素子から出射されて前記透過部材と所定の光学フィルタとを透過した光に集約されるように、前記複数の光学フィルタが配置されることを特徴とする波長多重光モジュール。
（付記２）
前記反射部材は、前記所定方向において前記第３面と所定の角度を成す第４面をさらに有し、
前記複数の面発光素子から出射されて集約された光が前記第４面によって反射されることで、前記基板と平行な光ファイバへ出射されるように、前記反射部材が固定されることを特徴とする付記１記載の波長多重光モジュール。
（付記３）
前記透過部材及び前記反射部材の材質はガラスであり、前記反射部材の前記第３面及び前記第４面は反射膜を有することを特徴とする付記２記載の波長多重光モジュール。
（付記４）
前記透過部材は、前記反射部材に接する反射部材側スペーサ部を含み、前記反射部材側スペーサ部によって前記反射部材の前記第３面が前記透過部材の前記第２面と平行に保持されることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の波長多重光モジュール。
（付記５）
前記反射部材側スペーサ部には、前記反射部材を支持する切り欠き溝が形成されることを特徴とする付記４記載の波長多重光モジュール。
（付記６）
前記透過部材は、前記基板に接する基板側スペーサ部を含み、前記基板側スペーサ部によって前記透過部材の前記第１面が前記基板と平行に保持されることを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の波長多重光モジュール。
（付記７）
基板と透過部材と反射部材とを備える波長分離光モジュールであって、
前記基板上には、複数の受光素子が所定方向に並んで配置され、
前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
前記透過部材の前記第２面上には、複数の光学フィルタが直線状に並んで配置され、
波長多重光に含まれる複数の波長の光のうち所定波長の光が、所定の光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記複数の受光素子のうち所定の受光素子に入射し、前記複数の波長の光のうち前記所定波長以外の波長の光が、いずれかの光学フィルタと前記反射部材の前記第３面とによって反射された後に、いずれかの光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記所定の受光素子以外の受光素子に入射するように、前記複数の光学フィルタが配置されることを特徴とする波長分離光モジュール。
（付記８）
前記反射部材は、前記所定方向において前記第３面と所定の角度を成す第４面をさらに有し、
前記波長多重光が前記基板と平行な光ファイバから出射され、前記第４面によって反射されることで、前記所定の受光素子に入射するように、前記反射部材が固定されることを特徴とする付記７記載の波長分離光モジュール。
（付記９）
前記透過部材及び前記反射部材の材質はガラスであり、前記反射部材の前記第３面及び前記第４面は反射膜を有することを特徴とする付記８記載の波長分離光モジュール。
（付記１０）
前記透過部材は、前記反射部材に接する反射部材側スペーサ部を含み、前記反射部材側スペーサ部によって前記反射部材の前記第３面が前記透過部材の前記第２面と平行に保持されることを特徴とする付記７乃至９のいずれか１項に記載の波長分離光モジュール。
（付記１１）
前記反射部材側スペーサ部には、前記反射部材を支持する切り欠き溝が形成されることを特徴とする付記１０記載の波長分離光モジュール。
（付記１２）
前記透過部材は、前記基板に接する基板側スペーサ部を含み、前記基板側スペーサ部によって前記透過部材の前記第１面が前記基板と平行に保持されることを特徴とする付記７乃至１１のいずれか１項に記載の波長分離光モジュール。
（付記１３）
基板と透過部材と反射部材とを備える光モジュールであって、
前記基板上には、それぞれ異なる波長の光を出射する複数の面発光素子が所定方向に並んで配置されるとともに、複数の受光素子が前記所定方向に並んで配置され、
前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
前記透過部材の前記第２面上には、複数の第１光学フィルタが直線状に並んで配置されるとともに、複数の第２光学フィルタが直線状に並んで配置され、
前記複数の面発光素子のうち所定の面発光素子以外の面発光素子から出射される光が、前記透過部材といずれかの第１光学フィルタとを透過した後に、前記反射部材の前記第３面といずれかの第１光学フィルタとによって反射されることで、前記所定の面発光素子から出射されて前記透過部材と所定の第１光学フィルタとを透過した光に集約されるように、前記複数の第１光学フィルタが配置され、
波長多重光に含まれる複数の波長の光のうち所定波長の光が、所定の第２光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記複数の受光素子のうち所定の受光素子に入射し、前記複数の波長の光のうち前記所定波長以外の波長の光が、いずれかの第２光学フィルタと前記反射部材の前記第３面とによって反射された後に、いずれかの第２光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記所定の受光素子以外の受光素子に入射するように、前記複数の第２光学フィルタが配置されることを特徴とする光モジュール。
１０１、５０２、６１１、７１１、１１０１ 基板
１０２、１０３、５０５、８０２、８０３、１１１１、１１１２ 光ファイバ
１１１ 領域
１１２、１１０２ 送信回路
１１３、１１０３ 受信回路
１２１−１〜１２１−４ ＶＣＳＥＬ
１２２−１〜１２２−４ ＰＤ
１２３、１２４ 信号電極
１２５、１２６ グランド電極
２０１ 光学ブロック
２１１−１〜２１１−４、２１２−１〜２１２−４、８１１−１〜８１１−４、８１２−１〜８１２−４、１１３１−１〜１１３１−４、１１３２−１〜１１３２−４ 波長フィルタ
３０１ 反射膜
３０２、１１０７ レンズ
５０１ 筐体
５０３ 光学部
５０４ コネクタ
５１１ 中心線
６０１ 波長多重光モジュール
６１２、７１２、８０１、１１０４ 透過部材
６１３、７１３、９０１、１１０５ 反射部材
６２１−１〜６２１−Ｎ 面発光素子
６２２−１〜６２２−Ｎ、７２２−１〜７２２−Ｎ 光学フィルタ
６３１、７３１ 第１面
６３２、７３２ 第２面
６３３、７３３ 第３面
７０１ 波長分離光モジュール
７２１−１〜７２１−Ｎ 受光素子
８２１、９１１、１１４１、１１４３ 底面
８２２、１１４２ 上面
９１２、１１４４ 面
１００１、１００２ 曲線
１００３ 直線
１１０６ フェレール
１１０８、１１０９ ＭＴピン
１１５１、１１５２ 基板側スペーサ部
１１５３、１１５４ 反射部材側スペーサ部
１１５５、１１５６ 切り欠き溝

Claims (8)

  1. 基板と透過部材と反射部材とを備える波長多重光モジュールであって、
    前記基板上には、それぞれ異なる波長の光を出射する複数の面発光素子が所定方向に並んで配置され、
    前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
    前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
    前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
    前記透過部材の前記第２面上には、複数の光学フィルタが直線状に並んで配置され、
    前記複数の面発光素子のうち所定の面発光素子以外の面発光素子から出射される光が、前記透過部材といずれかの光学フィルタとを透過した後に、前記反射部材の前記第３面といずれかの光学フィルタとによって反射されることで、前記所定の面発光素子から出射されて前記透過部材と所定の光学フィルタとを透過した光に集約されるように、前記複数の光学フィルタが配置されることを特徴とする波長多重光モジュール。
  2. 前記反射部材は、前記所定方向において前記第３面と所定の角度を成す第４面をさらに有し、
    前記複数の面発光素子から出射されて集約された光が前記第４面によって反射されることで、前記基板と平行な光ファイバへ出射されるように、前記反射部材が固定されることを特徴とする請求項１記載の波長多重光モジュール。
  3. 前記透過部材及び前記反射部材の材質はガラスであり、前記反射部材の前記第３面及び前記第４面は反射膜を有することを特徴とする請求項２記載の波長多重光モジュール。
  4. 前記透過部材は、前記反射部材に接する反射部材側スペーサ部を含み、前記反射部材側スペーサ部によって前記反射部材の前記第３面が前記透過部材の前記第２面と平行に保持されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の波長多重光モジュール。
  5. 前記反射部材側スペーサ部には、前記反射部材を支持する切り欠き溝が形成されることを特徴とする請求項４記載の波長多重光モジュール。
  6. 前記透過部材は、前記基板に接する基板側スペーサ部を含み、前記基板側スペーサ部によって前記透過部材の前記第１面が前記基板と平行に保持されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の波長多重光モジュール。
  7. 基板と透過部材と反射部材とを備える波長分離光モジュールであって、
    前記基板上には、複数の受光素子が所定方向に並んで配置され、
    前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
    前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
    前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
    前記透過部材の前記第２面上には、複数の光学フィルタが直線状に並んで配置され、
    波長多重光に含まれる複数の波長の光のうち所定波長の光が、所定の光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記複数の受光素子のうち所定の受光素子に入射し、前記複数の波長の光のうち前記所定波長以外の波長の光が、いずれかの光学フィルタと前記反射部材の前記第３面とによって反射された後に、いずれかの光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記所定の受光素子以外の受光素子に入射するように、前記複数の光学フィルタが配置されることを特徴とする波長分離光モジュール。
  8. 基板と透過部材と反射部材とを備える光モジュールであって、
    前記基板上には、それぞれ異なる波長の光を出射する複数の面発光素子が所定方向に並んで配置されるとともに、複数の受光素子が前記所定方向に並んで配置され、
    前記透過部材は、前記基板と平行な第１面と前記第１面の裏面である第２面とを有し、
    前記反射部材は、前記透過部材の前記第２面と平行な第３面を有し、
    前記透過部材の前記第２面は、前記第１面に対して前記所定方向に傾斜し、前記反射部材の前記第３面と空気層を挟んで対向しており、
    前記透過部材の前記第２面上には、複数の第１光学フィルタが直線状に並んで配置されるとともに、複数の第２光学フィルタが直線状に並んで配置され、
    前記複数の面発光素子のうち所定の面発光素子以外の面発光素子から出射される光が、前記透過部材といずれかの第１光学フィルタとを透過した後に、前記反射部材の前記第３面といずれかの第１光学フィルタとによって反射されることで、前記所定の面発光素子から出射されて前記透過部材と所定の第１光学フィルタとを透過した光に集約されるように、前記複数の第１光学フィルタが配置され、
    波長多重光に含まれる複数の波長の光のうち所定波長の光が、所定の第２光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記複数の受光素子のうち所定の受光素子に入射し、前記複数の波長の光のうち前記所定波長以外の波長の光が、いずれかの第２光学フィルタと前記反射部材の前記第３面とによって反射された後に、いずれかの第２光学フィルタと前記透過部材とを透過することで、前記所定の受光素子以外の受光素子に入射するように、前記複数の第２光学フィルタが配置されることを特徴とする光モジュール。
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