JP2763928B2 - 導波路型波長多重送受信モジュール - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、導波路型光合分波回路と発光素子および受
光素子を有する導波路型波長多重送受信モジュールに関
するものである。

〈従来の技術〉 第７図に、導波路型波長多重送受信モジュールにかか
る従来技術の一例（特開昭61-46911号公報）を示す。

この光回路は、シリコン基板１上に配置した光導波路
2a,2b,2c、干渉膜フィルタ３、半導体レーザ４および受
光素子５と、光ファイバ６のガイド7a、受光素子５のガ
イド7b、半導体レーザ４のガイド7cおよび干渉膜フィル
タ３のガイド7dから主に構成されている。干渉膜フィル
タ３は、第１波長λ₁の光を反射し、第２波長λ₂の光を
通過させるように設計されている。

この送受信モジュールの動作については、半導体レー
ザ４から出射した第１波長λ₁のレーザ光は光導波路2a
を通過し、干渉膜フィルタ３で反射したのち光導波路2b
を通り光ファイバ６へ導かれる。一方、光ファイバ６か
ら入射した第２波長λ₂の光は光導波路2bを通り、干渉
膜フィルタ３を通過したのち光導波路2cを通り受光素子
５に到達する。

このような光回路で構成される光部品は、従来の個別
部品による光合分波モジュールと比較し、高い生産性、
低価格化と小型化が期待できるという利点がある。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、前述したモジュールの実装法については以下
のような問題があった。

第一には、各光部品の取り付け方法である。例え
ば、半導体レーザ４を導波路2aに軸合わせする際に高さ
方向の調節を精密に行なう必要がある上、半導体レーザ
４動作時の温度上昇により光軸が狂ってしまう問題があ
る。

第二には、電気的漏話、光学的漏話の問題である。
半導体レーザ４は数10mAの電流で駆動されており、一方
受光素子５より出力される信号電流は高々100μＡであ
るため、両者を第７図のように近接して配置すると送信
側の信号が受信信号に雑音として影響を及ぼしS/N比が
劣化する問題がある。

第三には、半導体レーザ４と受光素子５は光学的に
も分離されていないため、半導体レーザ４から光導波路
2aに結合できずに放射した光が受光素子５に直接受光さ
れ、電気漏話と同様に雑音の問題がある。

以上述べた事情に鑑み、本発明は、小形で信頼性が高
く、組み立てが容易であり、かつ電気的漏話および光学
的漏話を抑圧できる導波路型波長多重送受信モジュール
を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するための、本発明にかかる第１の導
波路型波長多重送受信モジュールの構成は、平行に設け
た二つの光学端面の一方の第１の光学端面に、少なくと
も一本の導波路の端面を有する第１の結合部を設け、他
方の第２の光学端面に、少なくとも一本の導波路の端面
を有する第２の結合部及び少なくとも一本の導波路の端
面を有する第３の結合部を各々設けてなり、第１の結合
部から第２の結合部に第１波長の光を導くことができる
と共に、第２の結合部から第３の結合部に第２波長の光
を導くことができる導波路サブモジュールと、 上記導波路サブモジュールの第１の光学端面側で一体
に固着される発光素子サブモジュールであって、 上記第１の結合部に相対向すると共に、第１の結合部
の導波路に第１波長の光を入射する半導体レーザを設け
てなり、電気的且つ光学的に封じられた発光素子サブモ
ジュールと、 上記導波路サブモジュールの第２の光学端面側で一体
に固着される受光電子サブモジュールであって、 上記第２の結合部に相対向し、第２の結合部の導波路
からの第１波長の光を受光すると共に第２波長の光を入
射する光ファイバ結合部を設け、且つ、上記第３の結合
部に相対向すると共に第３の結合部の導波路からの第２
波長の光を受光する受光素子を設けてなり、電気的且つ
光学的に封じられた受光素子サブモジュールとを、具備
することを特徴とする。

また本発明にかかる第２の導波路型波長多重送受信モ
ジュールの構成は、平行に設けた二つの光学端面の一方
の第１の光学端面に、少なくとも一本の導波路の端面を
有する第１の結合部及び少なくとも一本の導波路の端面
を有する第２の結合部を各々設け、他の第２の光学端面
に、少なくとも一方の導波路の端面を有する第３の結合
部を各々設けてなり、第１の結合部から第２の結合部に
第１波長の光を導くことができると共に、第２の結合部
から第３の結合部に第２波長の光を導くことができる導
波路サブモジュールと、 上記導波路サブモジュールの第１の光学端面側で一体
に固着される発光素子サブモジュールであって、 上記第１の結合部に相対向すると共に、第１の結合部
の導波路に第１波長の光を入射する半導体レーザを設
け、且つ、上記第２の結合部に相対向し、第２の結合部
の導波路からの第１波長の光を受光すると共に第２波長
の光を入射する光ファイバ結合部を設けてなり、電気的
且つ光学的に封じられた発光素子サブモジュールと、 上記導波路サブモジュールの第２の光学端面側で一体
に固着される受光素子サブモジュールであって、 上記第３の結合部に相対向し、第３の結合部の導波路
からの第２波長の光を受光する受光素子を設けてなり、
電気的且つ光学的に封じられた受光素子サブモジュール
とを、具備することを特徴とする。

〈作用〉 前記構成において、半導体レーザからの第１波長の光
は第１の結合部から第２の結合部を通って光ファイバ結
合部に導かれ、一方、光ファイバ結合部からの第２波長
の光は第２の結合部から第３の結合部を通って受光素子
に入射されることにより、第１波長と第２波長の光の送
受信が可能となる。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は、本発明の第１の実施例を示す構成図であ
る。同図に示すように、本実施例の導波路型波長多重送
受信モジュールは、導波路サブモジュール10を挾んで発
光素子サブモジュール11と受光素子サブモジュール12と
が直線状に配置されて結合されている。

上記導波路サブモジュール10は、平行に設けた二つの
光学端面うちの、一方の第１の光学端面に第１波長λ₁
の発光素子結合用導波路端13を有する第１の結合部14を
設け、他方の光学端面に第１波長λ₁，第２波長λ₂の光
を出入する光ファイバ結合用導波路端15を有する第２の
結合部16と、第２波長λ₂の受光素子結合用導波路端17
を有する第３の結合部18とを各々設けてなり、第１の結
合部14から第２の結合部16に第１波長λ₁の光を導くこ
とができると共に、第２の結合部16から第３の結合部18
に第２波長λ₂の光を導くことができる波長λ₁／λ₂の
方向性結合形光合分波器19を導波路基板上に備えてなる
ものである。

上記導波路サブモジュール10と第１の光学端面側で一
体に固着される発光素子サブモジュール11は、上記第１
の結合部14の発光素子結合用導波路端13に相対向すると
共に、該導波路端13に第１の波長λ₁の光を入射する半
導体レーザ20を設けてなり、電気的且つ光学的に封じら
れたものであり、光軸合わせを正確に行った後にYAGレ
ーザ照射により融着固定されてなるものである。

上記導波路サブモジュール10と第２の光学端面側で一
体に固着される受光素子サブモジュール12は、上記第２
の結合部16の光ファイバ結合用導波路端15に相対向する
と共に該導波路からの第１波長λ₁の光を入射すると共
に他端に設けた光ファイバ21からの第２波長λ₂の光を
出射する光ファイバ固定用フェルール22を設けると共
に、上記第３の結合部18の第２波長λ₂の受光素子結合
用導波路端17に相対向すると共に第２波長λ₂の光を受
光する受光素子23を設けてなり、電気的且つ光学的に封
じられたものであり、各々の光軸合わせを正確に行った
後にYAGレーザ照射により融着固定されてなるものであ
る。

また、本実施例においては上記光合分波回路19の曲が
り導波路の半径を5mmとしたため、曲がりによる損失増
加は0.1dB以下に抑えられている。

尚光合分波器は本実施例のものに限定されず、第１波
長λ₁と第２波長λ₂とを効率よく合分波する作用を有す
るものであればいずれのものを用いてもよい。

このように各サブモジュール10,11,12同志の接続端面
は光学研磨された光学端面になっており、接続する際に
は、光学合の光軸合わせを正確に行なった後、YAGレー
ザ照射によって各モジュールを簡易に融着固定するよう
にしている。

尚、導波路サブモジュールに形成される二つの光学端
面はほぼ平行に形成されていれば数度位ずれた、いわゆ
る略平行になった場合でも支障はない。

以上の構成により、第１波長λ₁と第２波長λ₂の光の
送受信が行える導波路型波長多重送受信モジュールが得
られる。

次に本実施例のモジュールの動作について以下に説明
する。

変調された半導体レーザ20からの第１波長λ₁の送信
信号光は、発光素子結合用導波路端13から導波路に入射
し、方向性結合形光合分波器19を通過した後に光ファイ
バ結合用導波路端15に導かれ、光ファイバ固定用フェル
ール22を介して光ファイバ21に入射する。また、光ファ
イバ21を伝搬してきた第２波長λ₂の受信信号光は、光
ファイバ結合用導波路端15から導波路に入射し、方向性
結合形光合分波器19で分波された後に受光素子結合用導
波路端17に導かれ、受光素子23に入射される。受光素子
23で電気信号に変換された後、前置増幅器24で増幅され
る。以上のようにして、第１波長λ₁と第２波長λ₂の信
号光の送受信が可能となる。

ここで、発光素子サブモジュール11と受光素子サブモ
ジュール12は、金属性パッケージで製作され、電気的に
も光学的にも封じられており、信頼性が保証されてい
る。各サブモジュール接続端面は光学研磨されているた
め、光軸調整は２次元平面で行えることができ容易であ
る。

また、各サブモジュールの接続は、YAGレーザ照射に
よる融着固定で行なっているため、モジュール全体の信
頼性が保証される。さらに、導波路サブモジュール10を
挾んで発光素子サブモジュール11と受光素子サブモジュ
ール12とを直線状に配置しているために、送信信号用電
気回路と受信信号用電気回路の距離が離れ、送信信号と
受信信号間の電気的漏話が抑制されS/N比が向上する。

第２図は、本発明の第２の実施例を示すものであり、
送受信モジュール全体の小型化を図ったものである。こ
こで、12は発光素子サブモジュール、22は光ファイバ固
定用フェルール、25は光コネクタ用レセクタプルであ
る。

本実施例の動作は、上記の実施例１と同様であるが、
前置増幅器を除去し、ピッグテールの光ファイバを光コ
ネクタ用レセクタプル25に換えたことにより、小形化が
図れている。

第３図に、本発明の第３の実施例を示す。

上記の第１の実施例とは、半導体レーザ20と受光素子
23の位置関係が異なっている。同図に示すように、変調
された半導体レーザ20からの第１波長λ₁の送信信号光
は、第１の結合部14の発光素子結合用導波路端13から導
波路に入射し、方向性結合形光合分波器19において合波
された後、第２の結合部16の光ファイバ結合用導波路端
15に導かれ、光ファイバ21に入射する。

また、光ファイバ21を伝搬してきた第２波長λ₂の受
信信号光は、第２の結合部16の光ファイバ結合用導波路
端15から導波路に入射し、方向性結合形光合分波器19を
透過した後に第３の結合部18の受光素子結合用導波路端
17に導かれ、受光素子23に入射される。受光素子23で電
気信号に変換された後、前置増幅器24で増幅される。本
実施例では、上記の第１の実施例と同様な効果が得られ
る。

第４図は、本発明の第４の実施例を示すものであり、
上記の第２の実施例とは半導体レーザと受光素子の位置
関係が異なる。

本実施例の動作は、上記の第３の実施例と同様である
が、前置増幅器を除去し、ピッグテールの光ファイバを
光コネクタ用レセクタプルに換えたことにより、小形化
が図れている。

第５図は、上記の導波路型波長多重送受信モジュール
の機能を多重化して構成した波長多重送受信モジュール
の第５の実施例であり、基本的構成は実施例１と同様で
ある。

ここで、110は導波路アレイサブモジュール、119は複
数の方向性結合形光合分波器を有する導波路アレイ、11
1は発光素子アレイサブモジュール、120は半導体レーザ
アレイ、112は受光素子アレイサブモジュール、123は受
光素子アレイ、122は光ファイバ固定用光フェルールア
レイ、121はテープファイバである。

ここで本実施例のモジュールは実施例１と同様に、上
記導波路アレイサブモジュール110の一方の光学端面に
は第１の結合部114が、また他方の光学端面には第２の
結合部116及び第３の結合部118が各々設けられている。

また導波路アレイ119において、導波路同士が交差す
る点においては30度以上の角度で交差するようにしてい
るため、導波路間の光漏話は−30dB以上に抑えられてい
る。

個々に異なる信号で変調されている半導体レーザアレ
イ120からの第１波長λ₁の光は、第１結合部114から方
向性結合形光合分波器を有する導波路アレイ119を通
り、第２結合部116の光ファイバ固定用光フェルールア
レイ122に導かれ、テープファイバ121に入射する。ま
た、テープファイバ121からの個々に異なる信号である
第２波長λ₂の光は、光フェルールアレイ122より、導波
路に入射し、方向性結合形光合分波器119で分波され、
第３結合部118の受光素子アレイ123に導かれる。このよ
うにして、複数の回線に対する波長多重通信が可能とな
る。本構成法においては、必ずしも信号光波長がλ₁と
λ₂に限定されるものではなく、個々の回線において任
意の波長の光を用いることができる。

また、各サブモジュールの光学端面同士を接続するこ
とにより、複数の光軸合わせが一括して行なうことがで
き、YAGレーザ照射による融着固定により、信頼性が保
証される。本実施例においても、送信信号と受信信号間
の漏話は抑制されるため、高いS/N比が保証される。

第６図は、本発明の第６の実施例を示すもので、上記
の第５の実施例とは半導体レーザ20と受光素子23との位
置関係が異なる実施例であり、基本的構成は前述した実
施例３と同様である。個々に異なる信号で変調されてい
る半導体レーザアレイ120からの第１波長λ₁の光は、方
向性結合形光合分波器119により合波された後、光ファ
イバ固定用フェルールアレイ122に導かれ、テープファ
イバ121に入射する。また、テープファイバ121からの個
々に異なる信号である第２波長λ₂の光は、光フェルー
ルアレイ122より、導波路に入射し、方向性結合形光合
分波器119を透過し、受光素子アレイ123に導かれる。本
実施例においても、上記の第５の実施例と同様の効果が
得られる。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに詳しく説明したように、本発明に
よれば波長多重送受信モジュールの組み立てが容易にな
るとともに、発光素子と受光素子間の光学的漏話および
電気的漏話を抑えることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明導波路型波長多重送受信モジュールの
第１の実施例を示す構成図、第２図は、本発明導波路型
波長多重送受信モジュールの第２の実施例を示す構成
図、第３図は、本発明導波路型波長多重送受信モジュー
ルの第３の実施例を示す構成図、第４図は、本発明導波
路型波長多重送受信モジュールの第４の実施例を示す構
成図、第５図は、本発明導波路型波長多重送受信モジュ
ールの第５の実施例を示す構成図、第６図は、本発明導
波路型波長多重送受信モジュールの第６の実施例を示す
構成図、第７図は、導波路型波長多重送受信モジュール
の従来技術を示す斜視構成図である。 図面中、 10は導波路サブモジュール、11は発光素子サブモジュー
ル、12は受光素子サブモジュール、13は発光素子結合用
導波路端、14,114は第１の結合部、15は光ファイバ結合
用導波路端、16,116は第２の結合部、17は受光素子結合
用導波路端、18,118は第３の結合部、19は波長λ₁／λ₂
の方向性結合形光合分波器、20は半導体レーザ、21は光
ファイバ、22は光ファイバ固定用フェルール、23は受光
素子、24は前置増幅器、25は光ファイバコネクタ用レセ
クタプル、110は導波路アレイサブモジュール、111は発
光素子アレイサブモジュール、112は受光素子アレイサ
ブモジュール、119は導波路アレイ、120は半導体レーザ
アレイ、121はテープファイバ、122は光ファイバ固定用
フェルールアレイ、123は受光素子アレイである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 壮一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 須田 裕之 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 長岡 新二 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 宮 哲雄 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平行に設けた二つの光学端面の一方の第１
   の光学端面に、少なくとも一本の導波路の端面を有する
   第１の結合部を設け、他方の第２の光学端面に、少なく
   とも一本の導波路の端面を有する第２の結合部及び少な
   くとも一本の導波路の端面を有する第３の結合部を各々
   設けてなり、第１の結合部から第２の結合部に第１波長
   の光を導くことができると共に、第２の結合部から第３
   の結合部に第２波長の光を導くことができる導波路サブ
   モジュールと、 上記導波路サブモジュールの第１の光学端面側で一体に
   固着される発光素子サブモジュールであって、 上記第１の結合部に相対向すると共に、第１の結合部の
   導波路に第１波長の光を入射する半導体レーザを設けて
   なり、電気的且つ光学的に封じられた発光素子サブモジ
   ュールと、 上記導波路サブモジュールの第２の光学端面側で一体に
   固着される受光素子サブモジュールであって、 上記第２の結合部に相対向し、第２の結合部の導波路か
   らの第１波長の光を受光すると共に第２波長の光を入射
   する光ファイバ結合部を設け、且つ、上記第３の結合部
   に相対向すると共に第３の結合部の導波路からの第２波
   長の光を受光する受光素子を設けてなり、電気的且つ光
   学的に封じられた受光素子サブモジュールとを、具備す
   ることを特徴とする導波路型波長多重送受信モジュー
   ル。
2. 【請求項２】平行に設けた二つの光学端面の一方の第１
   の光学端面に、少なくとも一本の導波路の端面を有する
   第１の結合部及び少なくとも一本の導波路の端面を有す
   る第２の結合部を各々設け、他方の第２の光学端面に、
   少なくとも一本の導波路の端面を有する第３の結合部を
   各々設けてなり、第１の結合部から第２の結合部に第１
   波長の光を導くことができると共に、第２の結合部から
   第３の結合部に第２波長の光を導くことができる導波路
   サブモジュールと、 上記導波路サブモジュールの第１の光学端面側で一体に
   固着される発光素子サブモジュールであって、 上記第１の結合部に相対向すると共に、第１の結合部の
   導波路に第１波長の光を入射する半導体レーザを設け、
   且つ、上記第２の結合部に相対向し、第２の結合部の導
   波路からの第１波長の光を受光すると共に第２波長の光
   を入射する光ファイバ結合部を設けてなり、電気的且つ
   光学的に封じられた発光素子サブモジュールと、 上記導波路サブモジュールの第２の光学端面側で一体に
   固着される受光素子サブモジュールであって、 上記第３の結合部に相対向し、第３の結合部の導波路か
   らの第２波長の光を受光する受光素子を設けてなり、電
   気的且つ光学的に封じられた受光素子サブモジュールと
   を、具備することを特徴とする導波路型波長多重送受信
   モジュール。