JP5563167B2 - 光通信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信モジュールに係り、さらに詳細には、互いに異なる波長帯域の光信号を１つの光ファイバで送受信する光通信モジュールに関する。

波長が互いに異なるさまざまな光信号を１つの光ファイバを介して伝送するのに、波長分割多重方式（ＷＤＭ：wavelength division multiplexing）が光通信モジュールに使用される。

本発明が解決しようとする一技術的課題は、受光素子と発光素子とのクロストークを減少させた光通信モジュールを提供することである。

本発明の一実施形態による光通信モジュールは、第１双方向性多重化器、第２双方向性多重化器、前記第１双方向性多重化器と前記第２双方向性多重化器とを連結する光ファイバ、前記第１双方向性多重化器に連結され、第１発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１発光素子、前記第２双方向性多重化器に連結され、第１受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１受光素子、前記第２双方向性多重化器に連結され、前記第１発光波長帯域と異なる第２発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２発光素子、及び前記第１双方向性多重化器に連結され、第２受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２受光素子を含む。前記第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、前記第２発光波長帯域は、前記第２受光波長帯域に含まれる。

本発明の一実施形態による光通信モジュールは、互いに異なる受光波長帯域を有する少なくとも２グループの受光素子を含む。また、互いに異なる発光波長帯域を有する少なくとも２グループの発光素子を含む。第１発光素子は、第１発光波長帯域で動作し、第２発光素子は、第２発光波長帯域で動作する。

第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、前記第２発光波長帯域は、第２受光波長帯域に含まれる。これによって、前記第１発光素子と前記第２受光素子とのクロストーク（cross-talk）が低減し、前記第２発光素子と前記第１受光素子とのクロストークが低減する。

本発明の一実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。 図１の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。 本発明の他の実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。 図３の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。 本発明のさらに他の実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。 図５の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。 本発明の他の実施形態による光通信モジュールを構成する双方向多重化器について説明する斜視図である。 本発明の他の実施形態による光通信モジュールを構成する双方向多重化器について説明する断面図である。 本発明のさらに他の実施形態による光通信モジュールを構成する双方向多重化器について説明する断面図である。

以下、添付した図面を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。しかし、本発明は、ここで説明する実施形態に限定されるものではなく、他の形態で具体化されもする。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された内容が徹底したものであり、完全になることができるように、そして当業者に、本発明の思想が十分に伝達されるように提供されるものである。図面において、構成要素は、明確性を期するために誇張されている。明細書全体にわたって同一の参照番号で表示された部分は、同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の一実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。

図２は、図１の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。

図１及び図２を参照すれば、前記光通信モジュールは、第１双方向性多重化器１６、第２双方向性多重化器１７、前記第１双方向性多重化器１６と前記第２双方向性多重化器１７とを連結する光ファイバ、前記第１双方向性多重化器１６に連結され、第１発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１発光素子１１、前記第２双方向性多重化器１７に連結され、第１受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１受光素子１３、前記第２双方向性多重化器１７に連結され、前記第１発光波長帯域と異なる第２発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２発光素子１４、及び前記第１双方向性多重化器１６に連結され、第２受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２受光素子１２を含む。

波長分割多重化方式の光通信は、さまざまなチャネルの信号をさまざまな波長の光信号に変え、１つの光ファイバを介して伝送する。従って、いくつかの光信号を１つの光ファイバに連結する多重化器と、１つの光ファイバで、いくつかの光信号を波長別に分離する逆多重化器とが必要である。多重化と逆多重化は、さまざまな方式があるが、波長選択フィルタを含む方式が簡単な構造を有する。双方向は、構造によって、多重化と逆多重化とが区別されないこともあり、受光素子の前に波長選択フィルタで逆多重化機能を得ることができる。

前記第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、前記第２発光波長帯域は、前記第２受光波長帯域に含まれる。前記第１受光波長帯域と前記第２受光波長帯域は、互いに重畳されずに分離される。

前記第１双方向性多重化器１６及び前記第２双方向性多重化器１７は、波長分割多重化器（wavelength divisional multiplexer）である。双方向性多重化器１６，１７は、光フィルタ形態（optical filter type）である。前記双方向性多重化器１６，１７は、１６個以下のチャネルを有し、そのチャネルの波長間隔が１０ｎｍ以上である低密度波長分割多重化器（ＣＷＤＭ：coarse wavelength divisional multiplexer）である。

前記第１発光素子１１は、前記第１双方向性多重化器１６のチャネルに連結される。前記第１発光素子１１それぞれは、特定の波長で動作するレーザダイオードである。前記第１発光素子１１の発光波長は、互いに異なり、互いに隣接した波長を有するようにし、第１発光波長帯域（emitting wavelength band）を形成することができる。

前記第２発光素子１４は、前記第２双方向性多重化器１７のチャネルに連結される。前記第２発光素子１４それぞれは、特定の波長で動作するレーザダイオードである。前記第２発光素子１４の発光波長は、互いに異なり、互いに隣接した波長を有するようにし、第２発光波長帯域を形成することができる。

前記第１受光素子１３及び前記第２受光素子１２は、半導体ダイオード、ＰＩＮ光ダイオード（ＰＩＮ photo diode）、またはアバランシ光ダイオード（avalanche photo diode）でもある。前記第１受光素子１３は、同一の構造を有することができる。前記第２受光素子１２は、同一の構造を有することができる。前記第１受光素子１３は、第１受光波長帯域の光に対して、分光応答度（Ｒ：spectral responsibility）を有することができる。分光応答度は、受光素子に入力された光出力に対して、いかほど多量の電流に変えるかということを示す。前記第２受光素子１２は、第２受光波長帯域の光に対して、分光応答度（Ｒ）を有することができる。前記第１受光波長帯域は、使用される発光波長に係わる前記分光応答度の最大値に対して、３０パーセント以上の領域である。前記第２受光波長帯域は、使用される発光波長の前記分光応答度の最大値に対して、３０パーセント以上の領域である。

前記受光素子は、ＩｎＧａＡｓのＰＩＮ構造を使う場合、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍで、分光応答度を有することができる。前記受光素子は、ＧａＡｓ ＰＩＮ構造を使用する場合、６２０ｎｍないし８７０ｎｍで、分光応答度を有することができる。

発光素子１１，１４は、光信号を、双方向多重化器１６，１７及び光ファイバ１８を介して伝送する。しかし、前記双方向多重化器１６，１７は、一定の損失を有する。また、前記第１発光素子１１の出力光λ１は、前記第１双方向性多重化器１６と、前記光ファイバ１８の一端が接触する地点で反射されて戻ることができる。また、光ファイバ１８の他端、及び第２双方向性多重化器１７、第１受光素子１３、第２発光素子１４の面でも反射することができる。その場合、前記第２受光素子１２が反射した出力光λ１を感知して誤動作することがある。かような誤動作を減らそうとするならば、前記第１双方向性多重化器１６は、高い波長選択性を提供しなければならない。

具体的には、前記第１双方向性多重化器１６が光フィルタ形態である場合、波長選択性は、フィルタの性能に依存し、前記フィルタの性能向上は、製造コストを引き上げる。従って、前記第１発光波長帯域で、前記第２受光素子１２が動作しないように設計されれば、前記第１双方向性多重化器１６の波長選択性は、低下する。これによって、前記光モジュールは、低フィルタ性能を有した前記第１双方向性多重化器１６として動作する。

前記第１発光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍでもある。前記第２受光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍでもある。その場合、前記第２受光波長帯域で動作する第２受光素子１２は、前記第１双方向性多重化器１６の内部反射、または前記光ファイバ１８の一端での反射による第１発光波長帯域の反射光に影響をほとんど受けない。

前記第１発光素子１１は、活性層として、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓを含む垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）でもある。また、前記第２受光素子１２は、ＩｎＰ基板に成長されたＩｎＧａＡｓ吸収層を含むＰＩＮ光ダイオードである。

前記第２発光素子１４の出力光λ２，…，λｎは、前記第２双方向性多重化器１７と、前記光ファイバ１８の他端とが接触する地点で反射されて戻ることがある。その場合、前記第１受光素子１３が反射した出力光λ２，…，λｎを感知して誤動作を引き起こす。かような誤動作を減らそうとするならば、前記第２双方向性多重化器１７は、高い波長選択性を提供しなければならない。

前記第２双方向性多重化器１７が光フィルタ形態である場合、波長選択性は、フィルタの性能に依存し、前記フィルタの性能向上は、製造コストを引き上げる。従って、前記第２発光波長帯域で、前記第１受光素子１３が動作しないように設計されれば、前記第２双方向性多重化器１７の波長選択性は低下する。従って、前記光モジュールは、低フィルタ性能を有した前記第２双方向性多重化器１７を有して動作することができる。

前記第２発光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍであり、前記第１受光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍでもある。その場合、前記第１受光波長帯域で動作する第１受光素子１３は、前記第２双方向性多重化器１７の内部反射、または前記光ファイバ１８の他端での反射による第２発光波長帯域の反射光に影響を受けないこともある。具体的には、前記第２発光素子１４は、活性層としてＩｎＧａＡｓを含む垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）でもある。前記第１受光素子１３は、ＧａＡｓ基板に成長されたＧａＡｓ吸収層を含むＰＩＮ光ダイオードでもある。

発光素子１１，１４の出力ＯＵＴは、互いに異なる波長の光を放出するように形成される。例えば、光を放出する物質として、ＧａＡｓ量子ウェル（quantum well）を使用すれば、８５０ないし８７０ｎｍの波長を有する半導体レーザを得ることができる。また、ＧａＡｓにＡｌを混合すれば、Ａｌの混合比率によって、８５０ｎｍより短い波長を有する半導体レーザを作ることができ、ＧａＡｓにＩｎを混合すれば、９００ｎｍより長い波長を有する半導体レーザを得ることができる。

前記受光素子１２，１３は、波長に依存する分光応答度（Ｒ）、及び受光波長帯域を有することができる。例えば、前記受光素子１２，１３は、ＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓまたはＡｌＧａＡｓを利用して波長選択性を有することができる。具体的には、ｌｎＰ基板に成長されたＩｎＧａＡｓ吸収層を利用すれば、前記受光素子１２，１３は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍの受光波長帯域を有することができる。ＧａＡｓ基板に成長されたＧａＡｓ吸収層を利用すれば、前記受光素子１２は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍの受光波長帯域を有することができる。前記受光波長帯域は、使用される発光波長の最大値の３０パーセント以上の分光応答度を有する領域である。

例えば、前記第１発光素子１１は、ＧａＡｓ系またはＡｌＧａＡｓ系を使用し、６２０ｎｍないし８７０ｎｍの第１発光波長帯域で動作することができる。前記第２受光素子１２は、ＩｎＧａＡｓ系を使用し、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍの第２受光波長帯域を有することができる。前記第２発光素子１４は、ＩｎＧａＡｓ系を使用し、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍの第２発光波長帯域で動作し、前記第１受光素子１３は、ＧａＡｓを利用し、６２０ｎｍないし８７０ｎｍの第１受光波長帯域を有することができる。前記第１受光波長帯域と前記第２受光波長帯域は、互いに重畳されずに分離される。その場合、前記第１発光素子１１と前記第２受光素子１２とのクロストーク（cross-talk）が低減する。また、前記第２発光素子１４と前記第１受光素子１３とのクロストークが低減する。これによって、前記フィルタは、性能が低下しても動作することができる。

図３は、本発明の他の実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。

図４は、図３の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。

図３及び図４を参照すれば、前記光通信モジュールは、第１双方向性多重化器１６、第２双方向性多重化器１７、前記第１双方向性多重化器１６と前記第２双方向性多重化器１７とを連結する光ファイバ、前記第１双方向性多重化器１６に連結され、第１発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１発光素子１１、前記第２双方向性多重化器１７に連結され、第１受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１受光素子１３、前記第２双方向性多重化器１７に連結され、前記第１発光波長帯域と異なる第２発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２発光素子１４、及び前記第１双方向性多重化器１６に連結され、第２受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２受光素子１２を含む。

前記第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、前記第２発光波長帯域は、前記第２受光波長帯域に含まれる。前記第１受光波長帯域と前記第２受光波長帯域は、互いに重畳されずに分離される。

一般的には、１つの光ファイバ及び多重化器を介して、複数の波長の光信号を伝送する場合、受光素子は、同一の構造を使用する。その場合、本来の光信号を復元することは、波長を選択するフィルタに全面的に依存する。従って、前記フィルタの性能を低下させ、前記フィルタの価格を低減させることができる方法が必要である。

前記第１発光素子１１に連結される前記第１双方向性多重化器１６のチャネルは、光フィルタ１９ａを含まない。前記第２発光素子１４に連結される前記第２双方向性多重化器１７のチャネルは、光フィルタ１９ｂを含まない。

具体的には、前記第１発光素子１１は、一つであり、前記第１発光素子１１の出力ＯＵＴの波長は、８５０ｎｍである。また、第２受光素子１２は、５個であり、第２受光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍでもある。前記第２受光素子１２ａないし１２ｅは、同一の構造を採用する。前記第２受光素子１２の分光応答度（Ｒ）は、９００ｎｍ以下で急激な低下を示す。従って、前記第２受光素子１２は、９００ｎｍ以下で使用し難い。

前記第２発光素子１４ａないし１４ｅは、５個であり、前記第２発光素子１４ａないし１４ｅの出力ＯＵＴの中心波長は、それぞれ９３０ｎｍ、９６０ｎｍ、９９０ｎｍ、１，０２０ｎｍ、１，０５０ｎｍである。前記第１受光素子１３は、一つであり、前記第１受光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍでもある。前記第１受光素子１３の分光応答度（Ｒ）は、８７０ｎｍ以上で急激な低下を示す。従って、８７０ｎｍ以上の波長で、前記第１受光素子１３は、使用し難い。また、９３０ｎｍを有した前記第２発光素子１４ａの反射光が、前記第１受光素子１３に入射されても、前記第１受光素子１３の分光応答度は小さい。従って、波長選択フィルタ１９ｂは、波長選択性能が低いものを使用するか、あるいは使用しなくともよい。

本発明の変形された実施形態によれば、前記第２発光素子１４ａないし１４ｅは、５個であり、前記第２発光素子１４ａないし１４ｅの出力ＯＵＴの中心波長は、それぞれ１，０００ｎｍ、１，０３０ｎｍ、１，０６０ｎｍ、１，０９０ｎｍ、１，１２０ｎｍなどと多様に変形される。

本発明の変形された実施形態によれば、前記双方向性多重化器に含まれたフィルタは、前記受光素子の前に位置した光学系に含まれるように変形される。

本発明の変形された実施形態によれば、前記第１発光波長帯域で、１個ないし５個のチャネルを有することができ、前記第２発光波長帯域でも、５個ないし１個のチャネルを有することができる。

図５は、本発明のさらに他の実施形態による光通信モジュールについて説明する図面である。

図６は、図５の光通信モジュールの波長帯域について説明する図面である。

図５及び図６を参照すれば、前記光通信モジュールは、多重化器３１７、逆多重化器３１６、前記多重化器３１７と前記逆多重化器３１６とを連結する光ファイバ３１８、前記多重化器３１７に連結され、第１発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１発光素子３１４ｘ、前記多重化器３１７に連結され、第２発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２発光素子３１４ｙ、前記逆多重化器３１６に連結され、第１受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１受光素子３１２ｘ、及び前記逆多重化器３１６に連結され、第２受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２受光素子３１２ｙを含む。

前記第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、前記第２発光波長帯域は、前記第２受光波長帯域に含まれ、前記第１受光波長帯域は、前記第２受光波長帯域と互いに異なる。

前記第１発光素子３１４ｘに連結される前記多重化器３１７のチャネルは、光フィルタを含まない。前記第２発光素子３１４ｙに連結される前記多重化器３１６のチャネルは、光フィルタを含まない。

具体的には、前記第１発光素子３１４ａ，３１４ｂ，３１４ｃ，３１４ｄは、４個であり、前記第１発光素子３１４ｘの出力ＯＵＴの波長は、９９０ｎｍ、１，０２０ｎｍ、１，０５０ｎｍ、１，０８０ｎｍである。第１発光波長帯域は、９９０ｎｍないし１，０８０ｎｍでもある。

具体的には、前記第２発光素子３１４ｅ，３１４ｆは、２個であり、前記第２発光素子３１４ｙの出力ＯＵＴの波長は、８２０ｎｍ、８５０ｎｍである。第２発光波長帯域は、８２０ｎｍないし８５０ｎｍでもある。

第１受光素子３１２ｘは、４個であり、第１受光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍでもある。前記第１受光素子３１２ａないし３１２ｄは、同一の構造を採用する。

第２受光素子３１２ｙは、２個であり、第２受光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍでもある。前記第２受光素子３１２ｅ，３１２ｆは、同一の構造を採用する。

従って、８２０ｎｍを有した前記第２発光素子３１４ｆは、前記第１受光素子３１２ｘに入射されても、前記第１受光素子３１２ｘの分光応答度は小さい。従って、逆多重化器３１６のチャネルに連結されたフィルタ３１９ａの性能が低下しても、前記光通信モジュールは、動作することができる。

本発明の変形された実施形態によれば、第１発光素子が５個であり、前記第２発光素子が１個である。第１発光素子の出力波長は、それぞれ９９０ｎｍ、１，０２０ｎｍ、１，０５０ｎｍ、１，０８０ｎｍ、１，１１０ｎｍであり、前記第２発光素子の出力波長が８００ｎｍでもある。第１受光素子の第１受光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍでもある。また、第２受光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍでもある。その場合、第２受光素子に連結されたチャネルの逆多重化器は、フィルタなしに動作することができる。

図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の他の実施形態による光通信モジュールを構成する多重化器について説明する斜視図及び断面図である。

図７Ａ及び図７Ｂを参照すれば、多重化器１００は、一側にレンズアレイ１４９を含む第１レンズブロック１４０、前記レンズアレイ１４９に対応するレンズ面を含み、前記第１レンズブロック１４０の他側に結合する第２レンズブロック１６０、中心に光ファイバフェルール（ferrule）を固定し、前記第２レンズブロック１６０に積層されるレセプタクル１７０、及び前記第１レンズブロック１４０の一側に結合するベース１３０を含む。前記第１レンズブロック１４０は、前記ベース１３０上に積層される。前記ベース１３０と前記第１レンズブロック１４０は、嵌めこみ挟み結合される。

前記第１レンズブロック１４０は、ディスクと類似した形状を有することができる。前記第１レンズブロック１４０の第１面に、レンズアレイ１４９が配置される。前記第１レンズブロック１４０の一側に、所定深みのレンズを保護するホロウ（hollow）１４８が配置される。前記ホロウ１４８は、第１レンズブロック１４０の中心軸を基準にシリンダ状に形成される。前記ホロウ１４８の底面は、前記第１面を形成し、前記第１面に、前記レンズアレイ１４９が形成される。第１レンズブロック１４０は、一体型であり、透明なプラスチックまたはアクリル材質である。

前記レンズアレイ１４９は、前記第１レンズブロック１４０の中心軸の周囲に対称的に配置される。例えば、前記レンズアレイ１４９は、第１補助レンズないし第４補助レンズを含む。前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、それぞれ基準点を有することができる。前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、それぞれ焦点から出発した光を平行光として提供することができ、前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、前記第１補助レンズないし第４補助レンズに一直線に入射した光を焦点に提供することができる。

前記第１補助レンズないし第４補助レンズが互いに隣接した部分は、レンズと異なる曲率を有するか、あるいは光信号が透過することができないように、不透明な分離領域１４２を形成することができる。前記分離領域１４２を通過した光は、前記第１補助レンズないし第４補助レンズの焦点に集束されない。前記分離領域１４２は、前記レンズアレイ１４９の形状によって多様に変形される。また、前記分離領域１４２を通過した光が、レンズアレイ１４９の焦点に集束されない限り、前記分離領域は、多様に変形される。例えば、分離領域は、前記第１レンズブロック１４０の他側に形成されるように変形される。

前記レンズアレイ１４９の外部形態について説明する。前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、前記第１レンズブロック１４０の中心軸に対して対称的に配置され、互いに重畳される領域で、一定の幅を有する直線状で分離領域が形成される。波長を選択するフィルタ間の領域は、空スペースに入射された全ての波長の光信号が透過する。さまざまな波長の信号が光ダイオード（ＰＤ）に入射することを防ぐために、フィルタ間の空スペースより大きく分離領域を設けなければならない。前記分離領域は、不透明にして光信号が透過することができないようにするか、あるいはレンズと異なる曲率を有するようにし、前記光ダイオード（ＰＤ）に入射することができないようにすることができる。前記分離領域が存在しない場合、前記補助レンズの境界に入射した光信号は、複数の焦点に集束される。従って、各補助レンズは、１つの光信号だけを焦点に提供するために、前記補助レンズが接触する領域上に分離領域が配置される。前記分離領域は、第１補助レンズないし第４補助レンズを互いに空間的に分離する領域と一致する。前記分離領域が配置される平面は、前記第１面と一致しないこともある。前記分離領域は、位置によって、前記第１面で、異なる高さを有することができる。前記分離領域を通過した光は、前記レンズアレイの焦点に集束されない限り多様に変形される。

前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、それぞれの基準点を中心として一定の曲率を有した球面レンズまたは非球面レンズである。前記第１補助レンズないし第４補助レンズは、同一の焦点距離（focal length）を有することが望ましい。一方、光信号の波長差が大きい場合、前記焦点距離は、波長に合うように調節される。前記第１補助レンズないし第４補助レンズの表面は、無反射コーティングになる。

前記第１レンズブロック１４０は、第２面１４５ｂに形成された第１溝１４４、及び前記第１溝１４４の内部に配置された第２溝１４６を含む。前記第１溝１４４に、薄膜フィルタ１５０が配置される。前記第１溝１４４は、前記第１レンズブロック１４０の中心軸を基準に形成された四角形の溝である。前記第２溝１４６の中心軸は、前記第１溝１４４の中心軸と一致する。前記第１溝１４４の深さは、薄膜フィルタ１５０の厚さより大きくなる。すなわち、前記第１溝１４４の底面で、前記第２面１４５ｂ間の垂直距離は、前記薄膜フィルタ１５０の厚さより大きくなる。前記第２溝１４６は、円形であり、前記第２溝１４６の深さは、数ないし数十μｍ以上である。前記第２溝１４６の深さは、前記薄膜フィルタ１５０と、前記第２溝１４６の底面との間にファブリペロー干渉計（Fabry-Perot interferometer）効果が小くなるように、十分に大きくなる。

前記第１溝１４４の一辺の長さは、前記第２溝１４６の直径以上である。前記第１溝１４４のコーナー部に合うように、底面上に薄膜フィルタ１５０が装着される。前記薄膜フィルタ１５０は、前記第１溝１４４のコーナー部に接着剤で接合される。前記第２溝１４６の直径は、第２レンズの直径より大きいことが望ましい。

前記薄膜フィルタ１５０の一面は、波長選択フィルタを形成するようにコーティングされる。前記薄膜フィルタ１５０の他面は、無反射コーティングされる。前記薄膜フィルタ１５０は、バンド通過フィルタまたはエッジフィルタである。前記バンド通過フィルタの場合、半値幅（ＦＷＨＭ：full width half maximum）は、４ｎｍないし３０ｎｍほどである。前記薄膜フィルタ１５０は、ガラス基板上、またはプラスチック基板上に多重積層された誘電体薄膜を含む。前記薄膜フィルタ１５０の中心波長は、互いに異なる。例えば、４チャネルの場合、前記薄膜フィルタ１５０の中心波長は、９００ｎｍ、９３０ｎｍ及び９６０ｎｍでもある。第１チャネルないし第３チャネルは、受光素子１２４ｂに連結される。最後の４番目のチャネルには、前記薄膜フィルタ１５０が配置されない。前記４番目のチャネルは、発光素子１２４ａに連結される。

前記薄膜フィルタ１５０は、四角形である。前記薄膜フィルタ１５０は、前記第１溝に挿入されて接着剤で固定される。

前記第１レンズブロック１４０は、突出部１４１を含む。前記突出部１４１は、前記第１レンズブロック１４０が配置される平面で、第１方向に延長される。前記突出部１４１は、前記ベース１３０の凹部１３５に挿入されて整列される。前記第１レンズブロック１４０は、一体型に製作され、透明な材質である。具体的には、前記第１レンズブロックは、透明なプラスチックまたはアクリル系の樹脂である。

前記第１レンズブロック１４０は、第１整列部２４６を含む。前記第１整列部２４６は、前記第２面１４５ｂで陥没されて形成される。具体的には、前記第１整列部２４６は、前記第１レンズブロック１４０の中心軸に対して、縁部分が陥没されて厚さが低減する。前記第１整列部２４６に、前記第２レンズブロック１６０が嵌め込まれて結合される。

前記第１レンズブロック１４０は、第１側面１４７を含む。前記第１側面１４７は、前記突出部１４１の対角線方向に形成される。前記第１側面は、前記第１レンズブロック１４０の一側が直線状に切断して形成される。前記第１側面１４７は、２個の波長分割多重化及び波長分割逆多重化の装置を近く実装するために使用される。すなわち、２個の波長分割多重化及び波長分割逆多重化の装置は、前記第１側面１４７に互いに対面するように結合される。

前記第１レンズブロック１４０は、第１補助整列部１４３を含む。前記第１補助整列部１４３は、前記第１レンズブロック１４０の外側面で、対称的に溝を形成して提供される。前記溝は、円筒状であり、前記円筒状は、前記第１レンズブロック１４０の中心軸方向に整列される。

前記第２レンズブロック１６０は、第２レンズ本体部１６２、連結部１６４及びレンズ部１６６を含む。前記第２レンズ本体部１６２は、前記レンズ部１６６の周りに配置される。前記第２レンズ本体部１６２は、円筒シェル（cylindrical shell）形態である。前記連結部１６４は、ワッシャ状であり、前記第２レンズ本体部１６２の内部に挿入され、前記レンズ本体部１６２と前記レンズ部１６６とを互いに連結させる。前記第２レンズ本体部１６２は、前記レンズ部１６６を支持し、摩擦などによる前記レンズ部１６６の損傷を防止することができる。前記第２レンズブロック１６０は、一体型に製作される。前記第２レンズブロック１６０は、透明なプラスチックまたはアクリル樹脂材質によって形成される。前記第２レンズ本体部１６２は、前記第１整列部２４６に挿入されて嵌めこみ挟み結合される。また、前記第２レンズ本体部１６２は、前記第１整列部２４６に挿入されて接合剤によって固定される。

前記レンズ部１６６の一面は、球面または非球面であり、他面は、平面である。または、前記レンズ部１６６の両面がいずれも球面、非球面である。これによって、前記レンズ部１６６は、平行光を前記レンズアレイ１４９に提供するか、あるいは前記レンズアレイ１４９が提供する平行光を集束し、前記光ファイバフェルールに提供することができる。前記レンズ部１６６の外径は、前記第２溝１４６の外径と同じであるか、あるいはそれより小さい。前記第２レンズブロック１６０は、焦点から出発した光を平行光にする限り、多様に変形される。

前記第２レンズ本体部１６２の内径は、公差範囲内で、前記第１整列部２４６の内径と同一である。また、前記第２レンズ本体部１６２の外径は、前記第１レンズブロック１４０の外径と同一である。これによって、前記第１レンズブロック１４０及び前記第２レンズブロック１６０は、前記ベース１３０に挿入される。

前記第２レンズブロック１６０は、第２側面１６７を含む。前記第２側面１６７は、前記第２レンズブロック１６０の一側が直線状に切断されて形成される。前記第２側面１６７は、複数の多重化器を実装するために使用される。すなわち、２個の多重化器は、前記第２側面１６７に互いに対面するように結合される。

前記第２レンズブロック１６０は、第２補助整列部１６３を含む。前記第２補助整列部１６３は、前記第２レンズブロック１６０の外側面で、対称的に溝を形成して提供される。前記溝は、円筒状であり、前記円筒状は、前記第２レンズブロック１６０の中心軸方向に整列される。

レセプタクル１７０は、円筒状である。前記レセプタクル１７０の中心軸上に、光ファイバフェルールが挿入される。前記光ファイバフェルールの一端は、前記第２レンズブロック１６０の焦点距離に配置される。前記レセプタクル１７０の一端は、一端方向に進むにつれて、直径が増大するホール１７１を含む。前記ホールは、前記光ファイバフェルールから出発した光が、前記レンズ部１６６に照射される光の進行空間を提供することができる。また、前記レンズ部１６６から出発した光が、前記光ファイバフェルールに照射される光の進行空間を提供することができる。

前記レセプタクル１７０の他端は、一定径のホール１７３を含む。前記光ファイバフェルールは、前記レセプタクル１７０の他端側に挿入される。前記レセプタクル１７０の一端は、前記第２レンズ本体部１６２の内側に挿入されて嵌め込み結合される。また、前記レセプタクル１７０と前記第２レンズブロック１６０は、接着剤によって固定結合される。前記レセプタクル１７０の外形は、外部実装装置が前記レセプタクル１７０を固定するために多様な形状に変形される。

例えば、前記レセプタクル１７０は、円筒状本体で側面に配置された第１ワッシャ部１７４と第２ワッシャ部１７６とを含む。これによって、前記第１ワッシャ部１７４と前記第２ワッシャ部１７６との間に固定部（図示せず）が挿入され、前記レセプタクル１７０を固定することができる。

光ファイバフェルールは、中心に配置された光ファイバ１８４と、前記光ファイバ１８４を支持する連結部１８２とを含む。前記光ファイバは、単一モード光ファイバまたは多重モード光ファイバである。

ベース１３０は、中心に、貫通ホール１３１を有する中心板１３２、円筒状を有して前記貫通ホール１３１の直径より大きい直径を有し、前記中心板１３２の一面に配置された第１ガード部１３３、及び円筒状を有し、前記貫通ホール１３１の直径より大きい直径を有し、前記中心板１３２の他側に配置された第２ガード部１３４を含む。前記第１レンズブロック１４０及び前記第２レンズブロック１４０は、前記第１ガード部１３３に順に積層されて嵌め込まれる。

前記ベース１３０は、一体型に製作される。前記ベース１３０は、ガラスを含む高強度プラスチック材質である。特に、前記ベース１３０は、ガラスが３０パーセント含まれたウルテム（ultem）であるか、あるいはポリカーボネート（polycarbonate）でもある。前記ベース１３０の熱膨脹係数は、補強板１１０の熱膨脹係数とほぼ同一である。これによって、前記ベースと前記補強板との熱膨脹による変形を抑制する手段が省略される。前記補強板１１０は、ステンレススチール材質である。これによって、前記補強板１１０は、熱伝導率及び強度にすぐれ、安定性及び信頼性を提供することができる。

前記中心板１３２の貫通ホール１３１は、光が進む空間を提供することができる。前記貫通ホール１３１の直径は、前記レンズアレイ１４９の最外郭を定義する領域の外径以上である。前記中心板１３２上に、前記第１レンズブロック１４０が装着される。前記第１レンズブロック１４０の外径は、前記第１ガード部１３３の内径と実質的に同一である。

前記第１ガード部１３３は、円筒状である。前記第１ガード部１３３の高さは、前記第１レンズブロック１４０の厚さ以上である。これによって、前記第１ガード部１３３の内側に、前記第１レンズブロック１４０及び前記第２レンズブロック１６０が順に積層される。

前記第１ガード部１３３は、一側に凹部１３５を含み、他側に補助溝１３９を含む。前記凹部１３５は、前記第１ガード部１３３の一部が陥没されて形成される。前記凹部１３５の下部面は、前記中心板１３１の上部面と一致する。前記補助溝１３９の下部面は、前記中心板１３２の上部面と一致する。前記突出部１４１は、前記凹部１３５に挿入され、前記第１レンズブロック１４０を整列させる。前記補助溝１３９は、前記第１ガード部の他側面を垂直に切断して形成される。前記切断面は、第３側面１３７を提供することができる。前記第３側面１３７は、前記第１側面１４７及び第２側面１６７と整列される。前記第３側面１３７は、複数の多重化器を、互いに隣接して実装するために使用される。すなわち、２個の多重化器は、前記第３側面１３７に互いに対面するように結合される。

補助本体部１３８は、前記第２ガード部１３４及び前記中心板１３２と結合される。前記補助本体部１３８は、底面と一側面とが開放されたボックス状である。前記補助本体部１３８は、印刷回路基板１２０上に配置された回路が入る空間を提供することができる。また、前記補助本体部１３８は、他の側面に貫通ホール２３３を含む。前記貫通ホール２３３は、前記補助本体部１３８の空気循環を提供することができる。前記補助本体部１３８と前記第２ガード部１３４は、結合領域で、前記第２ガード部１３４の一部が除去される。これによって、前記補助本体部１３８と前記第２ガード部１３４は、素子配置空間１３６を提供することができる。すなわち、第２ガード部１３４は、前記補助本体部１３８と結合し、光電素子１２４ａ，１２４ｂ、及び光電素子を駆動する駆動回路１２６が装着される素子配置空間１３６を提供することができる。

基板１２３は、光電素子１２４を整列するための第１しきい１２５を含む。前記第１しきい１２５は、光電素子１２４を整列することができる限り、四角形またはストリップ形状などと多様に変形される。前記第１しきい１２５は、前記基板１２３を製作する過程で、フォトリソグラフィ及びエッチング工程によって形成される。前記基板１２３は、熱伝導率にすぐれるセラミックス基板またはＧａＡｓ基板などでもある。例えば、第１光電素子ないし第４光電素子１２４は、四角形に突き出た第１しきい１２５のコーナー部に整列される。また、前記基板１２３は、導電パッド（図示せず）を含み、前記導電パッドと前記光電素子１２４は、ワイヤリングされる。第１しきい１２５の形状は、光電素子１２４を整列する限り、多様に変形される。

前記光電素子１２４ａ，１２４ｂは、前記基板１２３に装着され、接着剤によって固定される。前記光電素子１２４は、受光素子１２４ｂ及び発光素子１２４ａを含む。前記受光素子１２４ｂは、光ダイオードである。前記発光素子１２４ａは、レーザダイオードである。具体的には、前記レーザダイオードは、垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：vertical cavity surface emitting laser）でもある。

前記発光素子１２４ａは、ＧａＡｓ系またはＡｌＧａＡｓ系を使用し、７００ないし８５０ｎｍで動作し、前記受光素子１２４ｂは、ＩｎＧａＡｓ系を使用し、９００ｎｍないし１，６００ｎｍの受光波長帯域で動作することができる。具体的には、前記薄膜フィルタ１５０の中心波長が９００ｎｍ、９３０ｎｍ及び９６０ｎｍである場合、前記受光素子１２４ｂの受光波長帯域は、ＩｎＧａＡｓ系を使用し、９００ｎｍないし１，６００ｎｍ帯域で動作することができる。また、前記発光素子１２４ａの中心波長は、ＧａＡｓ系を利用し、８５０ｎｍでもある。その場合、前記発光素子１２４ａと前記受光素子１２４ｂとのクロストークが低減する。これによって、前記薄膜フィルタ１５０は、性能が低下しても動作することができる。

前記基板１２３は、印刷回路基板１２０に装着される。前記印刷回路基板１２０の導電パッドは、前記基板１２３の導電パッドとワイヤリングによって電気的に連結される。前記印刷回路基板１２０は、フレキシブル基板である。前記印刷回路基板１２０上に整列線１２１がパターニングされる。前記整列線１２１は、前記印刷回路基板１２０と前記ベース１３０とを整列するために使用される。

前記印刷回路基板１２０の一側には、外部連結電極パッド１２２が形成されており、前記外部連結電極パッド１２２は、外部回路と電気的接触によって連結される。前記印刷回路基板１２０の一面上に、基板１２３、光電素子１２４及び光電素子駆動回路１２７が装着される。

前記印刷回路基板１２０の他面は、補強板１１０と接触する。前記補強板１１０は、熱伝導度及び強度の高い物質である。具体的には、前記補強板１１０は、ステンレススチールである。前記補強板１１０の大きさは、前記印刷回路基板１２０の大きさと実質的に同一である。前記補強板１１０と前記印刷回路基板１２０の他面は、熱伝導度にすぐれる接着剤で接着される。前記接着剤は、エポキシ樹脂（epoxy resin）でもある。

前記補強板１１０の熱膨脹係数は、前記ベース１３０の熱膨脹係数に類似した値を有する物質によって選択される。これによって、前記補強板１１０が加熱されて膨脹しても、前記光電素子１２４と前記レンズアレイ１４９との整列が維持される。具体的には、前記補強板１１０がステンレススチール材質である場合、前記ベース１３０は、ガラスを含む高強度プラスチックでもある。これによって、前記補強板１１０と前記ベース１４０との間で、熱膨脹や熱収縮を抑制する熱変形抑制手段を除去することができる。

図８は、本発明のさらに他の実施形態による光通信モジュールを構成する多重化器について説明する断面図である。

図８を参照すれば、前記多重化器４００は、平坦な下部面及び平坦な上部面を有する光学ブロック４４０、前記光学ブロック４４０の前記下部面に装着される反射コーティング４５０、波長によって互いに分離して配置され、前記光学ブロック４４０の前記上部面に装着される複数の光学フィルタ４６０、前記光学ブロック４４０の前記上部面に対応して配置される下部面を有し、前記下部面の反対面に配置される上部面に形成された複数個の非球面レンズ４３２を含み、前記非球面レンズ４３２を取り囲む本体部４３７を含む光結合ブロック４８０、光ファイバ４９２の一端を収容するレセプタクル４９０、前記レセプタクル４９０と整列する集束レンズ４８２、及び前記集束レンズ４８２と、前記光結合ブロック４８０の下部面との間に配置され、前記集束レンズ４８２と、前記光学ブロック４４０の上部面との間に光路を提供するビーム反射部４３３を含む。

前記多重化器は、前記補強板５１０と前記光電素子５２４との間に介在されたフレキシブル印刷回路基板５２０、及び前記印刷回路基板５２０と、前記光電素子５２４ａ，５２４ｂとの間に介在された基板５２２を含む。前記補強板５１０と前記フレキシブル印刷回路基板５２０は、接着剤で固定され、前記フレキシブル印刷回路基板５２０と前記基板５２２は、接着剤で固定される。前記接着剤は、エポキシ系樹脂である。

前記基板５２２は、セラミックスまたはＧａＡｓによって形成される。前記基板５２２の表面には、整列マーク５２５がパターニングされる。これによって、前記光電素子５２４ａ，５２４ｂは、容易に整列される。

前記光電素子５２４ａ，５２４ｂは、発光素子５２４ａ及び受光素子５２４ｂを含む。前記光電素子５２４ａ，５２４ｂは、前記基板５２２に装着され、接着剤によって固定される。前記受光素子５２４ｂは、光ダイオードである。前記発光素子５２４ａは、レーザダイオードである。具体的には、前記レーザダイオードは、垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）でもある。

前記発光素子５２４ａは、ＧａＡｓ系またはＡｌＧａＡｓ系を使用し、７００ないし８５０ｎｍで動作し、前記受光素子５２４ｂは、ＩｎＧａＡｓ系を使用し、９００ｎｍないし１，６００ｎｍ帯域で動作することができる。その場合、前記発光素子５２４ａと前記受光素子５２４ｂとのクロストークが低下する。これによって、前記光学フィルタ４６０は、性能が低下しても動作することができる。

本発明の実施形態による多重化器は、１つの光ファイバを介して、さまざまな波長の光信号（複数チャネルの光信号）を送信及び受信することができる。本発明の実施形態による光通信モジュールは、さまざまなチャネルの使用を要するＤＶＩ（digital video interactive）、ＨＤＭＩ（high definition multimedia interface）及びdisplay portなどの信号伝送に応用されるとき、システム構成を大きく簡略化することができる。また発光素子と受光素子とを混在させて配置すれば、双方向伝送が可能になり、ＤＤＣ（direct digital control）、ＲＳ２３２、audio、ＵＳＢ、display portなどの信号を伝送するように拡張される。かようなさまざまな方式の信号を伝送するために、例えば、２，３，４，５，６個のチャネルが可能であり、それぞれ光電素子の組み合わせによって、送受信するチャネルの数を調整することができる。

さまざまなチャネルの信号を１つの光ファイバを介して伝送するためには、それぞれ異なる波長の光を放出するいくつかの発光素子が必要である。従って、本発明の実施形態による光学的波長分割多重方式の光通信モジュールに、複数の発光素子が適用されるとき、複数の発光素子は、互いに異なる波長の光を放出するように形成される。

ＤＶＩ／ＨＤＭＩ分野では、普通４チャネル方式が広く試みられており、ＤＤＣ（direct digital control）、ＲＳ２３２、オーディオ（audio）、ＵＳＢなど各種付加的な信号を処理するために、双方向チャネルを入れて６チャネルも試みられる。基板に搭載される光電素子の数を、要求されるチャネル数に適するように設計すれば、本発明の実施形態による光通信モジュールは、ＤＶＩ／ＨＤＭＩ分野、ＤＤＣ（directdigital control）、ＲＳ２３２、オーディオ（audio）、ＵＳＢ、display portなどの多チャネルを要求する多様な分野に適用される。

Claims (4)

1. 第１双方向性多重化器と、
   第２双方向性多重化器と、
   前記第１双方向性多重化器と前記第２双方向性多重化器とを連結する光ファイバと、
   前記第１双方向性多重化器に連結され、第１発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１発光素子と、
   前記第２双方向性多重化器に連結され、第１受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第１受光素子と、
   前記第２双方向性多重化器に連結され、前記第１発光波長帯域と異なる第２発光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２発光素子と、
   前記第１双方向性多重化器に連結され、第２受光波長帯域で動作する少なくとも１つの第２受光素子と、
   光電素子が設けられた基板と、
   前記基板が設けられた印刷回路基板と、
   前記印刷回路基板が設けられた補強板とを含み、
   前記第１発光波長帯域は、前記第１受光波長帯域に含まれ、
   前記第２発光波長帯域は、前記第２受光波長帯域に含まれており、
   前記第１発光波長帯域と第１受光波長帯域は、６２０ｎｍないし８７０ｎｍであり、
   前記第２発光波長帯域と第２受光波長帯域は、９００ｎｍないし１，６８０ｎｍであり、
   前記第１双方向性多重化器及び前記第２双方向性多重化器は、
   一側にレンズアレイを含む第１レンズブロックと、
   前記レンズアレイに対応するレンズ面を含み、前記第１レンズブロックの他側に結合する第２レンズブロックと、
   中心に光ファイバフェルールを固定し、前記第２レンズブロックに積層されるレセプタクルと、
   前記第１レンズブロックの一側に結合するベースと、を含んでおり、
   前記第１レンズブロックは、前記ベース上に積層されており、
   前記印刷回路基板の前記ベースに対しての反対側には、補強板が配置されていることを特徴とする光通信モジュール。
2. 前記第１発光素子は、活性層として、ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓを含む垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、
   前記第２発光素子は、活性層として、ＩｎＧａＡｓを含む垂直共振型表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であり、
   前記第２受光素子は、ＩｎＰ基板に成長されたＩｎＧａＡｓ吸収層を含み、
   前記第１受光素子は、ＧａＡｓ基板に成長されたＧａＡｓ吸収層を含むことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
3. 前記第１双方向性多重化器及び前記第２双方向性多重化器のうち少なくとも一つは、光フィルタを含むことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。
4. 前記第１発光素子に連結される前記第１双方向性多重化器のチャネルは、光フィルタを含まず、
   前記第２発光素子に連結される前記第２双方向性多重化器のチャネルは、光フィルタを含まないことを特徴とする請求項１に記載の光通信モジュール。

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