JP4886819B2 - ３波長多重光送受信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信網の構成要素である光信号送受信用局内装置に光送受信機能部として搭載される３波長多重光送受信モジュールに関する。

従来開発されてきた３波長多重光送受信モジュールでは、送信１波長、受信２波長を多重化したトライプレクサ（Triplexer）（非特許文献１，２参照）と呼ばれるタイプが主流であった。トライプレクサが送信１波長、受信２波長の組み合わせで構成されている理由は、非特許文献１，２にも記述されているように、現状のＦＴＴＨ（Fiber To The Home）サービスに沿うためである。すなわち、ＧＥ−ＰＯＮを中心とするＦＴＴＨサービスでは、ユーザー側の宅内装置（以下、ＯＮＵ装置という）に求められる機能は、局側からの下りデジタル信号の受信（波長１４９０ｎｍ）、ユーザー側からの上りデジタル信号の送信（波長１３１０ｎｍ）およびアナログビデオのブロードキャスト信号の受信（波長１５５０ｎｍ）の三つであり、この三機能をコンパクトに集積化した光送受信モジュールがトライプレクサであった。

一方、デジタル信号の通信事業者とアナログビデオの放送事業者が制度上異なるため、局側の通信装置である光信号送受信用局内装置（以下、ＯＬＴ装置という）では、デジタル信号の送受信（送信：１４９０ｎｍ、受信１３１０ｎｍ）に対応した２波長を多重化したＢＩＤＩ型モジュール（非特許文献３参照）が用いられてきた。

上述したＦＴＴＨサービスでは、１．２５Gbit/sのデジタル信号を扱っていたが、最近になって、さらに高速な１０Gbit/sのデジタル信号サービスの追加を求める動きが顕在化している。この１０Gbit/sの新サービスを提供するための通信システムは１０ＧＥ−ＰＯＮと呼ばれ、その仕様が活発に審議されている（例えば、非特許文献４参照）。１０ＧＥ−ＰＯＮの仕様では、１０Gbit/sのデジタル信号に既存の１．２５Gbit/sのデジタル信号とは異なる波長を割り当て、波長多重により既設のＧＥ−ＰＯＮシステムとの通信網の共用化が実現できるよう配慮している。具体的には、局側からユーザー側への下り１０Gbit/s信号に波長１５７７ｎｍ、ユーザー側から局側への上り１０Gbit/s信号に波長１２７０ｎｍを割り当てることが決定している。

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近い将来に、その実現が期待されている１０ＧＥ−ＰＯＮとＧＥ−ＰＯＮ共用の光通信システムに用いるＯＮＵ装置では、従来と同じトライプレクサを内蔵したＧＥ−ＰＯＮ用ＯＮＵ装置と、１０ＧＥ−ＰＯＮの仕様に対応したトライプレクサ(１０Gbit/s信号の受信(波長１５７７ｎｍ)、１０Gbit/s信号の送信(波長１２７０ｎｍ)、アナログビデオ信号の受信(波長１５５０ｎｍ))を内蔵した１０ＧＥ−ＰＯＮ用ＯＮＵ装置を従来技術によって開発し、ユーザーの求めるサービスに応じて設置すれば良い。

一方、局側では、同じＯＬＴ装置に接続されるユーザーの中に、ＧＥ−ＰＯＮユーザーと１０ＧＥ−ＰＯＮユーザーが混在するため、ＯＬＴ装置にはＧＥ−ＰＯＮ用の１４９０ｎｍ帯の半導体レーザ送信器及び１３１０ｎｍ帯の受信器と、１０ＧＥ−ＰＯＮ用の１５７７ｎｍ帯の半導体レーザ送信器及び１２７０ｎｍ帯の受信器とが必要になる。これら４つの光モジュールの中で、１０ＧＥ−ＰＯＮ用の受信器はＧＥ−ＰＯＮ用の信号を受信することが可能であり、かつ、受信器後段の電子回路により受信信号が１０ＧＥ−ＰＯＮかＧＥ−ＰＯＮかを判別処理できるため、兼用可能である。したがって、ＯＬＴ装置には、ＧＥ−ＰＯＮ用の１４９０ｎｍ帯の半導体レーザ送信器及び１０ＧＥ−ＰＯＮ用の１５７７ｎｍ帯の半導体レーザ送信器と、１２７０／１３１０ｎｍ帯兼用受信器と、３波長多重機能部とを搭載することが必要となる。

上述したＯＬＴ装置の構成法として、ＧＥ−ＰＯＮ用の１４９０ｎｍ帯の半導体レーザ送信器及び１０ＧＥ−ＰＯＮ用の１５７７ｎｍ帯の半導体レーザ送信器と、１２７０／１３１０ｎｍ帯兼用受信器と、３波長多重機能部とを集積化した３波長多重小型光モジュールを開発し、ＯＬＴ装置に搭載することが考えられる。しかし、このような３波長多重小型光モジュールを構成する場合、従来のトライプレクサ（一つの半導体レーザ送信器と二つの受信器）とは異なり、調芯難易度の高い二つの半導体レーザ送信器を一つの受信器および波長多重機能部と合わせて集積化する必要があり、従来のトライプレクサと同様の光路設計手法や製造技術では、実用的な光結合効率を有する３波長多重小型光モジュールを実現することは困難であった。

以下に、その理由を説明する。２つの半導体レーザ送信器と１つの半導体受信器を２つ以上の誘電体多層膜フィルタからなる３波長多重機能部と集積化するには、３波長多重機能部の大きさに対して充分な光路長を確保するために、２つの半導体レーザ送信器からの出射光はコリメート光（平行光）に変換しなければならない。

以下に、図７を用いてコリメート光を出射する２つの半導体レーザ送信器の光路を調芯する際の課題について説明する。図７は、発振波長λ１の半導体レーザ送信器３１及び発振波長λ２の半導体レーザ送信器３２からそれぞれ出射されるコリメート光C_λ1,C_λ2が、ガラス基板上に誘電体多層膜を蒸着して形成された波長選別フィルタとファイバコリメートレンズ３４とを介して光ファイバ３５に結合する系の一例である。

半導体レーザ送信器３１，３２には、ＬＤコリメートレンズが内蔵されており、それぞれ波長λ１のコリメート光C_λ1（図中の実線）と波長λ２のコリメート光C_λ2（図中の破線）を出射している。コリメート光C_λ1は波長選別フィルタを透過し、コリメート光C_λ2は波長選別フィルタで反射されて、二つのコリメート光C_λ1,C_λ2の光路は重なり合い、ファイバコリメートレンズ３４に入射する。ファイバコリメートレンズ３４で集光された二つのコリメート光C_λ1,C_λ2は光ファイバ３５と結合する。

このような光学系で課題となるのが、二つのコリメート光C_λ1,C_λ2の入射角度を一致させる調芯手段である。すなわち図８(ａ)に示すように、コリメート光C_λ1,C_λ2をファイバコリメートレンズ３４で集光する場合、コリメート光C_λ1,C_λ2はファイバコリメートレンズ３４の主点を通る主軸３４ａ上に集光される。換言すれば、図８(ｂ)に示すようにコリメート光C_λ1,C_λ2の入射位置がファイバコリメートレンズ３４の入射面上で一致しても、二つのコリメート光C_λ1,C_λ2の入射角度がΘ（例えば１°）異なると、二つのコリメート光C_λ1,C_λ2に対するファイバコリメートレンズ３４の主軸３４ｂ，３４ｃの傾きも異なるため、各コリメート光C_λ1,C_λ2の集光点はファイバコリメートレンズ３４の焦点距離ｆ×tanΘ程度ずれてしまう。

光通信用半導体レーザ送信器の組み立てに用いられるファイバコリメートレンズ３４の焦点距離ｆは２〜４ｍｍ程度であり、ビーム角Θ＝１°の違いによる集光点のズレ量は４０μｍ程度に達する。これは、シングルモードファイバのコア径〜１０μｍの４倍であり、このような場合に二つのコリメート光C_λ1,C_λ2を同時に光ファイバ３５に結合できないことを示している。

二つのコリメート光C_λ1,C_λ2に対して実用的な結合効率を実現するためには、二つの集光点間のズレ量を１μｍ程度に抑える必要がある。そしてそのような状態を実現するためには、二つのコリメート光C_λ1,C_λ2間の入射角度差Θを０．０３°以下に抑制する必要があり、部材の加工精度や波長選別フィルタの固定精度を考慮すると高い歩留まりでの実現が困難な角度精度であると判る。

一方、一つの半導体レーザ送信器の集積化を避けるために、光ファイバ付きの三つの光モジュール（ＧＥ−ＰＯＮ用の１４９０ｎｍ帯の半導体レーザ送信器、１０ＧＥ−ＰＯＮ用の１５７７ｎｍ帯の半導体レーザ送信器、及び１２７０／１３１０ｎｍ帯兼用受信器）と３波長の合分波機能を有する光ファイバ付きのフィルタユニットとを個別にＯＬＴ装置に搭載し、光ファイバで接続する方法もある。しかし、この方法ではＯＬＴ装置の大型化は避けられず、加入者数の今後の増大によるＯＬＴ装置の増設スペース不足を引き起こす可能性がある。

上述したように小型で低コストなＯＬＴ装置の実現には、何らかの高精度なコリメート光の角度調芯手段を考案し、３波長多重小型光モジュールを量産可能にする必要がある。

本発明はこのような問題を解決するものであって、高精度且つ実用的なコリメート光の角度調芯を実現可能とした３波長多重光送受信モジュールを提供することを目的とする。

また、第１の発明に係る３波長多重光送受信モジュールは、二つの光通信用半導体レーザ送信器と、一つの光通信用光受信器と、一つの光ファイバとが、少なくとも二つの誘電体多層膜フィルタを備えた波長合分波機能部に固定されてなり、少なくとも一方の前記光通信用半導体レーザ送信器から出射された前記レーザ光が、少なくとも二つのレンズを介して他方の前記光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光に重ね合わされ、重なり合った二つの前記レーザ光が少なくとも他の一つのレンズを介して前記光ファイバに入射するように構成された３波長多重光送受信モジュールであって、前記二つのレンズが、前記一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射される前記レーザ光の光路上に設けられて前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ、及び、前記一方の光通信用半導体レーザ送信器と前記コリメートレンズとの間に設けられて前記一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射された前記レーザ光を集光し前記コリメートレンズに入射させる結合レンズであることを特徴とする。

また、第２の発明に係る３波長多重光送受信モジュールは、第１の発明に係る３波長多重光送受信モジュールにおいて、二つの前記光通信用半導体レーザ送信器内に各々光アイソレータを搭載することに代えて、前記波長合分波機能部内に、前記二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光を通過させる一つの光アイソレータを搭載したことを特徴とする。

また、第３の発明に係る３波長多重光送受信モジュールは、第１または第２の発明に係る３波長多重光送受信モジュールにおいて、二つの前記光通信用半導体レーザ送信器から出射される信号光の波長範囲が、それぞれ１４８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下および１５７２ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下であることを特徴とする。

また、第１の発明に係る３波長多重光送受信モジュールによれば、二つの光通信用半導体レーザ送信器と、一つの光通信用光受信器と、一つの光ファイバとが、少なくとも二つの誘電体多層膜フィルタを備えた波長合分波機能部に固定されてなり、少なくとも一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光が、少なくとも二つのレンズを介して他方の光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光に重ね合わされ、重なり合った二つのレーザ光が少なくとも他の一つのレンズを介して光ファイバに入射するように構成されたので、従来の調芯手法である平面内の二方向の調芯により、二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射されるコリメート光の進行方向を高精度に一致させることが可能となる。これにより、光通信用半導体レーザ送信器を固定する際に生じる微小なずれによる結合効率の変動を抑制することが可能となり、製造歩留まりが向上し、低コスト化が実現できる。
さらに、二つのレンズが、一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射されるレーザ光の光路上に設けられて前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ、及び、一方の光通信用半導体レーザ送信器とコリメートレンズとの間に設けられて前記一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射された前記レーザ光を集光し前記コリメートレンズに入射させる結合レンズであるので、二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射されるコリメート光の進行方向を高精度に一致させることが可能となる。

また、第２の発明に係る３波長多重光送受信モジュールによれば、二つの光通信用半導体レーザ送信器内に各々光アイソレータを搭載することに代えて、波長合分波機能部内に、二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光を通過させる一つの光アイソレータを搭載したので、第１の発明の効果に加えて反射戻り光の遮断が可能になるとともに、光信号送受信用局内装置を低コストに構成することが可能になる。

また、第３の発明に係る３波長多重光送受信モジュールによれば、二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射される信号光の波長範囲が、それぞれ１４８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下および１５７２ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下であるので、光信号送受信用局内装置を１０ＧＥ−ＰＯＮとＧＥ−ＰＯＮ共用の光通信システムに適用可能な構成とすることができる。

本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールにおけるコリメート光の光路を示す説明図である。 本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(１)の概要を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(２)の概要を示す斜視図である。 図４(ａ)は本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(３)の概要を示す斜視図、図４(ｂ)は本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(３)の概要を示す他の斜視図である。 本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(４)の概要を示す斜視図である。 本発明の実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程(５)の概要を示す斜視図である。 コリメート光学系を用いた２波長多重光学系の概念を示す説明図である。 図８(ａ)はコリメート光学系における入射ビーム角と結像位置の関係を示す説明図、図８(ｂ)はコリメート光学系における入射ビーム角と結像位置の関係を示す他の説明図である。

以下に、本発明に係る３波長多重光送受信モジュールの一実施形態について説明する。本実施形態に係る３波長多重光送受信モジュールは、それぞれ１４８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下、１５７２ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下の発振波長を有する二つの半導体レーザ送信器と、一つの光受信器と、一つの光ファイバとを、少なくとも二つの誘電体多層膜フィルタを備える波長合分波機能部に固定して構成し、二つの半導体レーザ送信器のうち、一方の半導体レーザ送信器から出力されるコリメート光の光路上にＬＤコリメートレンズ、ファイバコリメートレンズ以外の第三のレンズを挿入するものである。

より詳しくは、本実施形態では、２個の半導体レーザ送信器からの出力光のうち一方の半導体レーザ送信器の光路上にコリメートレンズを１枚加えることにより、一方の半導体レーザ送信器の出力光のコリメートレンズへの入射位置をＸ−Ｙ方向に調整することを可能としている。これにより、Ｘ−Ｙ方向の調芯のみで一方の半導体レーザ送信器の出力光の光路と他方の半導体レーザ送信器の出力光の光路との角度のずれを容易に補正することが可能となり、一方の半導体レーザ送信器の光路の入射角を他方の半導体レーザ送信器の光路の入射角と一致させ、合波に用いているWDM（Wavelength Division Multiplexing：波長分割多重）フィルタを通過するときに２つの出力光の光路が重なるようにしている。

さらに、本実施形態に係る３波長多重光送受信モジュールにおいては、上記コリメートレンズの前段に結合レンズを１枚設け、調芯後の溶接固定時に生じる微小なずれ（ＰＷＳ）の影響が小さくなるようにしている。

また、二つの半導体レーザ送信器から出射される出力光の光路が重なり合う部分に共用可能な光アイソレータを挿入している。これにより、従来それぞれの半導体レーザ送信器に搭載されていた光アイソレータを削減することができ、低コスト化が可能になる。

このように本発明は、２つの半導体レーザ送信器からの出力光のうち一方の光路上に合計３枚のレンズが存在する構造に特徴があり、これにより調芯が容易になるという効果が得られるものである。このような構成とすることにより、上記一方の半導体レーザ送信器から出射されるコリメート光を高精度に角度調節し、二つの半導体レーザ送信器から出射されるコリメート光を高精度に重ね合わせることが可能となる。

以下、図１乃至図６に基づいて本発明に係る３波長多重光送受信モジュールの一実施例を説明する。なお、以下の実施例は、本発明の効果を示す一つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。

本実施例では、二つの半導体レーザ送信器と一つの受信器が誘電体多層膜フィルタ２枚を取り付けた金属筐体からなる波長合分波機能部に取り付けられる場合の例について説明する。

図１に示すように、本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールは、光通信用半導体レーザ送信器としてのそれぞれ発振波長λ１，λ２の二つの半導体レーザ送信器（以下、第一半導体レーザ送信器、第二半導体レーザ送信器という）１，２と、一つの光通信用光受信器としての受信器３と、光ファイバ４とが、波長合分波機能部としての金属筐体５に取り付けられている。

より詳しくは、第一半導体レーザ送信器１は１０Gb/sの送信光源(10GLD)として発振波長(λ１)が１５７７ｎｍのＥＡ変調器集積型ＤＦＢ−ＬＤを備えている。第二半導体レーザ送信器２は１Gb/sの送信光源(1GLD)として発振波長(λ２)が１４９０ｎｍのＤＦＢ−ＬＤを備えている。また、受信器３は１Gb/s,１０Gb/s双方の光信号受信素子として受光径２５μｍのアバランシェフォトダイオード(ＡＰＤ)素子を備えている。

金属筐体５は、ＳＦ２０Ｔあるいはステンレスを直方体状に成形してなり、その一つの面（以下、第一の面という）５ａに第一半導体レーザ送信器１及び受信器３が、第一の面５ａに直交する一つの面（以下、第二の面という）５ｂに第二半導体レーザ送信器２が、第一の面５ａに対向する面（以下、第三の面という）５ｃに光ファイバ４が固定されている。また、金属筐体５には、第一の面５ａ、第二の面５ｂ、及び第三の面５ｃに直交する一つの面（以下、第四の面という）５ｄに表面視平行四辺形状に開口する凹部６が形成されている。

さらに、金属筐体５には、第一の面５ａ、第二の面５ｂのそれぞれ第一半導体レーザ送信器１及び第二半導体レーザ送信器２が固定される箇所に、凹部６に貫通する光入力用の第一連通孔５ｅ、第二連通孔５ｆが形成されるとともに、第一の面５ａの受信器３が固定される箇所に凹部６に貫通する光出力用の第三連通孔５ｇが形成され、第三の面５ｃの光ファイバ４が固定される箇所に光入出力用の第四連通孔５ｈが形成されている。

第二連通孔５ｆ、第三連通孔５ｇ、第四連通孔５ｈにはその筐体５表面及び凹部６側の開口端から離間した位置にそれぞれコリメートレンズ（以下、第一コリメートレンズ、第二コリメートレンズ、第三コリメートレンズという）７，８，９が挿入・固定されている。さらに、第二連通孔５ｆ、第三連通孔５ｇの凹部６側に開口する開口端にはそれぞれ誘電体多層膜フィルタとして波長選別（ＷＤＭ）フィルタ（以下、第一WDMフィルタ、第二WDMフィルタという）１０，１１が固定され、第二連通孔５ｆの筐体５表面側の開口端には第二半導体レーザ送信器２との間に結合レンズ１２が固定される一方、第三連通孔５ｇの筐体５表面側の開口端には受信器３との間にカットフィルタ１３が固定されている。また、凹部６の中央には光アイソレータ１４が固定されている。

すなわち、図１に示すように、本実施例においては、第二半導体レーザ送信器２がそのコリメート光C_λ2の光路上に配置された結合レンズ１２、第一コリメートレンズ７を介して第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1の光路と重なり合うように構成され、さらに、第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1及び第二半導体レーザ送信器２のコリメート光C_λ2の光路が重なり合う部分に共用可能に光アイソレータ１４、第三コリメートレンズ９が配設されている。そしてこれにより、第二半導体レーザ送信器２の光路上には結合レンズ１２、第一コリメートレンズ７、及び、第三コリメートレンズ９の三つのレンズが配置された状態となっている。

なお、凹部６の形状は用いるWDMフィルタ１０，１１の特性に依存するため、平行四辺形以外の任意の形を取り得ることはいうまでもない。

以下、図２乃至図６を用いてこのように構成される本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールの組み立て工程について説明する。

［工程(１) 波長合分波機能部の作製］
工程(１)では波長合分波機能部を作製する。まず、図２に示すように、ＳＦ２０Ｔあるいはステンレス製の直方体状の部材に表面視平行四辺形状の凹部６を加工するとともに、所望の位置に連通孔５ｅ、５ｆ，５ｇ，５ｈを開けてなる金属筐体５を用意する。

続いて、凹部６の第三連通孔５ｇが開口する面（以下、第一取付面という）６ａに入射角度４５°±４°の光線に対して以下の反射／透過特性を有する第二WDMフィルタ１１を接着固定する。
反射帯域：１４５０−１６００ｎｍ（損失０．３ｄＢ以下）
透過帯域：１２６０−１３６０ｎｍ（損失０．３ｄＢ以下）

同様に、凹部６の第二連通孔５ｆが開口する面（以下、第二取付面という）６ｂに入射角度４５°±４°の光線に対して以下の反射／透過特性を有する第一WDMフィルタ１０を接着固定する。
反射帯域：１５６０−１６００ｎｍ（損失０．３ｄＢ以下）
透過帯域：１４５０−１５１０ｎｍ（損失０．３ｄＢ以下）

ここで、第一半導体レーザ送信器１から出射されるコリメート光C_λ1の出射方向は、第一半導体レーザ送信器１の機械的な光軸１ａに対して±２°の範囲内でバラついている(図３に示す二点差線参照)。上述したように二つのWDMフィルタ１０，１１の入射角度のトレランスは±４°であるため、WDMフィルタ１１，１０の取り付け位置である第一取付面６ａおよび第二取付面６ｂの二つの面は、それぞれ光ファイバ４の取り付け面である金属筐体５の第三の面５ｃに対して、各々４５°±２°以内の角度で加工するものとする。

続いて、受信器取り付けポート１５（第三連通孔５ｇの開口端）及び光ファイバ取り付けポート１６（第四連通孔５ｈの開口端）にそれぞれ焦点距離３．０ｍｍの第二コリメートレンズ８、第三コリメートレンズ９を挿入した後、それぞれをＹＡＧ溶接もしくは接着剤により固定する。続いて、凹部６の中央に光アイソレータ１４を挿入した後、ＹＡＧ溶接あるいは接着剤により固定する。

続いて、第二半導体レーザ送信器取り付けポート１７（第二連通孔５ｆの開口端）の中に焦点距離１．５ｍｍの第一コリメートレンズ７を挿入した後、ＹＡＧ溶接もしくは接着剤で固定する。最後に、第三連通孔５ｇに取り付けた第二コリメートレンズ８上に入射角度０°±４°の光線に対して以下の透過特性を有するカットフィルタ１３を接着固定する。
透過帯域：１３６０ｎｍ以下（損失０．３ｄＢ以下）
阻止帯域：１４５０ｎｍ以上（損失３０ｄＢ以上）
以上の工程によって、金属筐体５が波長合分波機能部として完成する。

［工程(２) 第一半導体レーザ送信器へのコリメートレンズの取り付け］
工程(２)では第一半導体レーザ送信器１にコリメートレンズ（以下、第四コリメートレンズという）１８を取り付ける。図３に示すように、本実施例において第一半導体レーザ送信器１は、サファイア製の光窓１ｂ付きのパッケージ１ｃを用いて組立てられている。この光窓１ｂの外側に、光窓１ｂに対して垂直にコリメート光C_λ1が出射されるように焦点距離１．０ｍｍの第四コリメートレンズ１８を調芯した後、ＹＡＧ溶接で固定する。なお、本実施例では、第四コリメートレンズ１８を外付けする例を示したが、パッケージ１ｃ内に第四コリメートレンズ１８を搭載し、光窓１ｂからコリメート光C_λ1が出射されるようなタイプのものを用いても良い。

［工程(３) 第一半導体レーザ送信器および光ファイバの金属筐体への取り付け］
工程(３)では金属筐体５に第一半導体レーザ送信器１および光ファイバ４を取り付ける。まず、図４(ａ)に示すように、金属筐体５の光ファイバ取り付けポート１６に赤外線(ＩＲ)カメラ１９を装着する。第一半導体レーザ送信器１を金属筐体５の第一半導体レーザ送信器取り付け用ポート２０（第一連通孔５ｅの開口端）上に載せ、第一半導体レーザ送信器１に３０ｍＡ程度を通電する。第一半導体レーザ送信器１もしくは金属筐体５を微動台（図示せず）で動かし、第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1が、光ファイバ取り付けポート１６に装着してある第三コリメートレンズ９の中心に来るように赤外線カメラ１９で観察しながら調芯した後、図中＊印で示すようにＹＡＧ溶接により第一半導体レーザ送信器１を金属筐体５に固定する。続いて、図４(ｂ)に示すように、調芯装置（図示せず）に光ファイバ４と金属筐体５を取り付け、金属筐体５の光ファイバ取り付けポート１６上で第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1と光ファイバ４との結合が最大となるよう調芯した後、光ファイバ４を金属筐体５にＹＡＧ溶接する。

［工程(４) ＡＰＤ受信器の取り付け］
工程(４)では金属筐体５に受信器３を取り付ける。図５に示すように、前工程(３)で調芯固定した光ファイバ４の光コネクタを発振波長(λ３)が１２７０ｎｍのＤＦＢ−ＬＤ２１と接続する。受信器３を金属筐体５の受信用ポート１５（図２参照）上に載せ、ＤＦＢ−ＬＤ２１の出射光C_λ3に対して受信器３の受光電流が最大となるまで調芯した後、ＹＡＧ溶接で固定する。なお、本実施例において受信器３は、ＴＯ−ＣＡＮと呼ばれるパッケージ３ａに搭載され、サファイア光窓３ｂ付きのキャップ３ｃで封止されている。

以上の工程(１)乃至工程(４)は、１つの半導体レーザと１つの受信器から構成される従来のＢＩＤＩあるいは、１つの半導体レーザと２つの受信器から構成される３波長多重光送受信モジュールを製造する際の技術と同様である。これらの工程に続いて行う、２つ目の半導体レーザ送信器（第二半導体レーザ送信器２）を調芯固定する工程(５)が従来の技術とは異なる部分である。

［工程(５) 第二半導体レーザ送信器の調芯固定］
工程(５)では第二半導体レーザ送信器２の調芯固定を行う。図６に示すように、本実施例で用いる第二半導体レーザ送信器２は、ＴＯ−ＣＡＮと呼ばれるパッケージ２ａに搭載され、サファイア光窓２ｂ付きのキャップ２ｃで封止されている。

金属筐体５の第二半導体レーザ送信器用ポート１７にレンズ調芯用カラー２２を介して結像倍率２倍のＬＤ結合レンズ１２を載せ、さらに光軸付近に第二半導体レーザ送信器用カラー２３を介して第二半導体レーザ送信器２を配置し、第二半導体レーザ送信器２に３０ｍＡ程度通電し、金属筐体５、結合レンズ１２、第二半導体レーザ送信器２の三体調芯、具体的には、結合レンズ１２、第二半導体レーザ送信器２を金属筐体５に対してＸ方向及びＹ方向に相対的に移動させるＸ−Ｙ調芯を行う。

そして、三体調芯により第二半導体レーザ送信器２の出力光C_λ2の光ファイバ４への結合が最大となる位置を見つけた後、結合レンズ１２、第二半導体レーザ送信器２を金属筐体５にＹＡＧ溶接で固定する。

このように、本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールにおいては、第二半導体レーザ送信器２の出力C_λ2の光路に結合レンズ１２、第一コリメートレンズ７、第三コリメートレンズ９の３つのレンズを設けている。

以上の工程（１）乃至工程（５）により、二つの半導体レーザ送信器１，２及び一つの受信器３からなる３波長多重光送受信モジュールが完成する。

工程（５）のメリットは、図１に示すように、結合レンズ１２の主軸１２ａに対してこの主軸１２ａに直交する平面上の二方向（Ｘ−Ｙ方向）に第二半導体レーザ送信器２を移動させるＸ−Ｙ調芯を行うことによって、第一コリメートレンズ７の中心付近に第二半導体レーザ送信器２のコリメート光C_λ2が入射する状態を保ちながら、このコリメート光C_λ2の入射角を任意に調整できる点にある。

この工程(５)を行うことにより、工程(３)において第一半導体レーザ送信器１とWDMフィルタ１０を固定した際に決まった第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1の方位と位置（図１の二点鎖線）に、Ｘ−Ｙ調芯により第二半導体レーザ送信器２のコリメート光C_λ2の方位と位置（図１の実線）を重ね合わせることが容易に達成できる。ここで、図１では説明のため二つのコリメート光C_λ1, C_λ2を相互に平行するように描いているが、実際には重なり合っていることはいうまでもない。

なお、調芯する角度範囲が狭い場合には、結合レンズ１２を第二半導体レーザ送信器２に予め調芯固定し、レンズ付き第二半導体レーザ送信器２と金属筐体５との二体調芯でも同様の位置・方位合わせが可能である。さらに、第二半導体レーザ送信器２をＺ調芯することで、像倍率の微調整（１．５〜２．５倍の範囲程度）も可能であり、第二半導体レーザ送信器２のスポットサイズが設計値からずれた場合でも最適な像倍率で光ファイバ４と結合でき、高い光結合効率が容易に達成できる。

上述した工程を経て完成した３波長多重光送受信モジュールにおける第一、第二半導体レーザ送信器１，２の光ファイバ４との結合効率と、受信器３の光電変換効率とを測定した結果、第一半導体レーザ送信器１の結合効率は６５％、第二半導体レーザ送信器２の結合効率は５４％、受信器３の増倍率１付近での光電変換効率は０．９Ａ／Ｗであった。この結果より、本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールによれば実用上十分に利用可能な結合効率が達成できることが分かる。

以上に詳細に説明したように、本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールによれば、通常の調芯手法である平面内のＸ−Ｙ調芯により、第一半導体レーザ送信器１のコリメート光C_λ1と第二半導体レーザ送信器２のコリメート光C_λ2との進行方向を一致させることが可能である。

また、結像倍率２倍の結合レンズ１２と焦点距離１．５ｍｍの第一コリメートレンズ７と焦点距離３．０ｍｍの第三コリメートレンズ９による２倍の光学系を合わせることで、第二半導体レーザ送信器２に対して４倍の結像倍率を実現している。そのため、４倍の光学系を用いているにもかかわらず、最後に第二半導体レーザ送信器２をＹＡＧ溶接で固定する際の溶融金属の固化に伴う微小なずれ（ＰＷＳ）の光ファイバ４上への投影倍率は２倍に抑えられる。その結果、上述した微小なずれによる結合効率の変動を抑制することが可能であり、当該３波長多重光送受信モジュールの製造歩留まりが向上し、その低コスト化が一層促進される。

なお、本実施例では、第一、第三コリメートレンズ７，９による結像倍率を２倍、結合レンズ１２の結像倍率を２倍として４倍の光学系を組んだが、結合レンズ１２の結像倍率ｍを２〜３とし、第一、第三コリメートレンズ７，９による結像倍率ｎ（n=P/ｍ）を１．５〜２としても同様の効果が得られる。ここで、Ｐは用いる第二半導体レーザ送信器２が光ファイバ４とレンズ結合する際に最も高い結合効率の得られる倍率であり、通常３〜５の値になっている。

さらに、本実施例に係る３波長多重光送受信モジュールによれば、従来困難であった第一半導体レーザ送信器１と第二半導体レーザ送信器２との光路（位置と方位）の高精度な重ね合わせが可能になることに加えて、コリメート光C_λ1,C_λ2の共通光路上に１つの光アイソレータ１４を置くことで反射戻り光の遮断が可能になるため、第一半導体レーザ送信器１と第二半導体レーザ送信器２とにそれぞれ光アイソレータを搭載する必要がなく、第一半導体レーザ送信器１と第二半導体レーザ送信器２とにそれぞれ光アイソレータを搭載する場合に比較して低コスト化が可能である。

本発明は、光通信網の構成要素である光信号送受信用局内装置に光送受信機能部として搭載される二つの送信器と一つの受信器とを有する３波長多重光送受信モジュールに適用して好適なものである。

１ 第一半導体レーザ送信器（10GLD、発振波長λ１）
２ 第二半導体レーザ送信器（1GLD、発振波長λ２）
３ 受信器
４ 光ファイバ
５ 筐体
６ 凹部
７ 第一コリメートレンズ（焦点距離１．５ｍｍ）
９ 第三コリメートレンズ（焦点距離３．０ｍｍ）
１０ 第一WDMフィルタ（誘電体多層膜フィルタ）
１１ 第二WDMフィルタ（誘電体多層膜フィルタ）
１２ 結合レンズ
１４ 光アイソレータ
C_λ1 第一半導体レーザ送信器のコリメート光
C_λ2 第二半導体レーザ送信器のコリメート光

Claims (3)

1. 二つの光通信用半導体レーザ送信器と、一つの光通信用光受信器と、一つの光ファイバとが、少なくとも二つの誘電体多層膜フィルタを備えた波長合分波機能部に固定されてなり、
   少なくとも一方の前記光通信用半導体レーザ送信器から出射された前記レーザ光が、少なくとも二つのレンズを介して他方の前記光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光に重ね合わされ、重なり合った二つの前記レーザ光が少なくとも他の一つのレンズを介して前記光ファイバに入射するように構成された３波長多重光送受信モジュールであって、
   前記二つのレンズが、前記一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射される前記レーザ光の光路上に設けられて前記レーザ光を平行光に変換するコリメートレンズ、及び、前記一方の光通信用半導体レーザ送信器と前記コリメートレンズとの間に設けられて前記一方の光通信用半導体レーザ送信器から出射された前記レーザ光を集光し前記コリメートレンズに入射させる結合レンズである
   ことを特徴とする３波長多重光送受信モジュール。
2. 請求項１記載の３波長多重光送受信モジュールにおいて、
   二つの前記光通信用半導体レーザ送信器内に各々光アイソレータを搭載することに代えて、前記波長合分波機能部内に、前記二つの光通信用半導体レーザ送信器から出射されたレーザ光を通過させる一つの光アイソレータを搭載した
   ことを特徴とする３波長多重光送受信モジュール。
3. 請求項１または請求項２に記載の３波長多重光送受信モジュールにおいて、
   二つの前記光通信用半導体レーザ送信器から出射される信号光の波長範囲が、それぞれ１４８０ｎｍ以上１５００ｎｍ以下および１５７２ｎｍ以上１５８０ｎｍ以下である
   ことを特徴とする３波長多重光送受信モジュール。

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