JP5983255B2 - Optical receiver module - Google Patents
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Description
本発明は、光受信モジュールに関し、特にいわゆるコヒーレント光を受信する光受信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical receiver module, and more particularly to an optical receiver module that receives so-called coherent light.
通信トラフィックの増大に伴い、高速・大容量化が求められる次世代長距離大容量光通信システムでは、QPSK、DP−QPSKやQAM等の多値変復調符号化技術の導入が検討されている。 In a next-generation long-distance large-capacity optical communication system that requires high speed and large capacity as communication traffic increases, the introduction of multilevel modulation / demodulation coding techniques such as QPSK, DP-QPSK, and QAM is being studied.
これらの方式は、従来の2値強度変調(OOK)方式と比べ、信号帯域が狭く、周波数利用効率の向上や伝送距離の拡大が実現できるほか、高感度化も期待できる。 These systems have a narrower signal band than conventional binary intensity modulation (OOK) systems, can improve frequency utilization efficiency and increase transmission distance, and can be expected to have higher sensitivity.
そしてこれらの変調方式においては、位相変調光や直角振幅変調信号光に基準となる局部発振光を干渉させ、直交関係に変換された干渉光を出力する90度ハイブリッド回路を搭載する光受信モジュールが多用されている。 In these modulation systems, an optical receiver module equipped with a 90-degree hybrid circuit that causes phase-modulated light or quadrature amplitude-modulated signal light to interfere with reference local oscillation light and outputs interference light converted into an orthogonal relationship is provided. It is used a lot.
ここで、従来の光受信モジュールについて図1を用いて説明する。従来の光受信モジュール1は、図1(a)に示すように、半導体レーザ等のコヒーレント光を出射する光源(不図示)から出射される局部発振光6及び信号光5を90度ハイブリッド光回路2に導入して干渉させ、出力される干渉光を受光素子3によって電気信号に変換し、増幅器4によって増幅し、出力している。
Here, a conventional optical receiver module will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1A, a conventional
そして、光受信モジュール1の外部に設けた分岐素子7(図1においては光カプラ)によって入力光の一部を分岐して受光素子8によって電気信号に変換し、さらに利得調整回路9に導入して増幅器4の利得調整を行っている。
Then, a part of the input light is branched by a branching element 7 (optical coupler in FIG. 1) provided outside the
また、図1(b)に示すように、光受信モジュール1に入力する信号光5の調整を強度可変手段10によって行う場合、信号光5の強度に応じて変化量を調整する必要があるため、受信モジュールへの入力光5を分岐素子7で分岐させ、モニタする必要がある。
Also, as shown in FIG. 1B, when the
しかしながら図1に示すように、信号光5をモニタし、調整するための機構を受信モジュール1の外部に設けた場合には、受信系全体の構成が複雑化してしまう。さらに、受信系内に種々の光部品が増えることにより、受信モジュールに入力される光の光パワーが減衰する恐れがある。
However, as shown in FIG. 1, when a mechanism for monitoring and adjusting the
本発明が解決しようとする課題は、上記の問題を解決し、受信系全体の構造が複雑化することがなく、また受信モジュールに入力される信号光の光パワーが減衰することを防止可能な光受信モジュールを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problem, without complicating the structure of the entire receiving system, and preventing the optical power of the signal light input to the receiving module from being attenuated. An optical receiver module is provided.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明は、入力された変調信号光と局部発振光との干渉光を出力する90度ハイブリッド光回路と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、該90度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、該局部発振光が該第二の受光素子に入射すること抑制するため、該90度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設け、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、該90度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の光受信モジュールにおいて、該光分岐素子が該変調信号光を分岐する割合は、10%以下であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the optical receiver module according to the first or second aspect, a ratio of the optical branching element branching the modulated signal light is 10% or less .
請求項4に係る発明は、請求項1乃至3に記載の光受信モジュールにおいて、該増幅素子はTIAであり、該第二の受光素子により出力された電気信号は該TIAに入力され、該電気信号に応じて該TIAの利得調整を行うことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the optical receiver module according to any one of the first to third aspects, the amplification element is a TIA, and an electric signal output from the second light receiving element is input to the TIA, The gain adjustment of the TIA is performed according to the signal.
請求項1に係る発明により、入力された変調信号光と局部発振光との干渉光を出力する90度ハイブリッド光回路と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、該90度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うため、受信モジュール外部に光部品を配置する必要がなく、受信系全体が複雑・大型化することがなく、入力される信号光が減衰することもない。
しかも、該90度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設けたため、第二の受光素子に導入される信号光が、局部発振光のわずかな散乱や反射の影響を受けることを防止でき、信号光のモニタを安定的に行うことが可能になる。
According to the first aspect of the present invention, a 90-degree hybrid optical circuit that outputs interference light between the input modulated signal light and local oscillation light, and a first that receives the interference light, converts it into an electrical signal, and outputs the electrical signal. In an optical receiving module having a light receiving element and an amplifying element for amplifying an electric signal output from the first light receiving element, an optical branching element that branches the modulated signal light input to the 90-degree hybrid optical circuit; A second light receiving element that receives the modulated signal light that has been branched, converts the light into an electrical signal, and outputs the electric signal. The light branching element includes a spatial optical system or a planar lightwave circuit, and the second light receiving element. Since the gain of the amplifying element is adjusted based on the electrical signal output from the element, there is no need to place optical components outside the receiving module, and the entire receiving system is not complicated or enlarged, and the input signal light Can also decay There.
In addition, since the light shielding means is provided between the 90-degree hybrid optical circuit and the second light receiving element, the signal light introduced into the second light receiving element is influenced by slight scattering and reflection of the local oscillation light. Therefore, the signal light can be monitored stably.
請求項2に係る発明により、該90度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されているため、印刷により配線可能になるなどコスト的に優れた受信モジュールを実現できる。 According to the second aspect of the present invention, since the 90-degree hybrid optical circuit is formed of a spatial optical system or a planar lightwave circuit, it is possible to realize a cost-effective receiving module such as wiring by printing.
請求項3に係る発明により、該光分岐素子が該変調信号光を分岐する割合は、10%以下であるため、第二の受光素子での信号光のモニタは、局部発信光のわずかな反射や散乱の影響を受け易くなるため、請求項1のような遮光手段が極めて有用なものとなる。
According to the third aspect of the present invention, since the ratio at which the optical branching element splits the modulated signal light is 10% or less, the signal light monitoring by the second light receiving element is a slight reflection of the locally transmitted light. Therefore, the light shielding means as in
請求項4に係る発明により、該増幅素子はTIAであり、該第二の受光素子により出力された電気信号は該TIAに入力され、該電気信号に応じて該TIAの利得調整を行うため、信号光の光パワーを調節するための他の光部品が不要となり、受信系全体の構成をさらにコンパクトにすることが可能になる。
According to the invention of
以下、本発明について好適例を用いて具体的に説明する。
図2は、本発明の光受信モジュールの第一実施例について説明する図である。本発明の光受信モジュール1は、入力された変調信号光5と局部発振光6との干渉光を出力する90度ハイブリッド光回路2と、該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子3と、該第一の受光素子3から出力される電気信号を増幅する増幅素子4とを有する光受信モジュール1において、該90度ハイブリッド光回路1に入力される変調信号光5を分岐する光分岐素子7と、分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子8とを有し、光分岐素子7は空間光学系又は平面光波回路で構成され、第二の受光素子8により出力された電気信号に基づき増幅素子4の利得調整を行うことを特徴とする。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to preferred examples.
FIG. 2 is a diagram for explaining a first embodiment of the optical receiver module of the present invention. The
本発明のように、光受信モジュール1の内部に、分岐素子7及び受光素子8等の信号光をモニタし、調整するための機構を配置するため、従来のように受信系全体が複雑化することがなく、また受信モジュールに入射する信号光が減衰することを防止できる。
As in the present invention, a mechanism for monitoring and adjusting signal light from the
90度ハイブリッド光回路は、例えば偏光ビームスプリッター等入力された光波を直交関係に変換して合成できる種々の回路が使われる。また、その形成方法としては従来と同様に平面光波回路(PLC)や空間光学系等によって形成される。 As the 90-degree hybrid optical circuit, various circuits that can convert synthesized light waves such as a polarization beam splitter into an orthogonal relationship are used. As a method for forming the same, it is formed by a planar lightwave circuit (PLC), a spatial optical system, or the like as in the prior art.
図2に示す受信モジュール1においては、増幅素子4としてゲイン調整機能付のTIA(Trans Impedance Amplifier)を用いている。そして、受光素子8によって、分岐素子7で分岐された信号光を電気信号に変換して利得制御回路9に導入し、利得制御信号に変換されてTIA4に導入され、TIA4での増幅量を調整する。
In the
受信モジュール1に入射する信号光5を分岐させる分岐素子7としては、通過する光波のうち一定割合の光波を反射し、残りを通過させるハーフミラーや、光カプラ等、いわゆる空間光学系又は平面光波回路が使用できる。また、信号光を分岐する割合としては、90度ハイブリッド回路2に導入する信号光の割合を一定以上に保つため、10%程度以下にすることが好ましい。
As the branching
図3は、本発明の受信モジュールに係る第二の実施例について説明する図である。図3の受信モジュールが、図2の受信モジュールと異なる点は、受信モジュール外に強度可変手段10を設け、分岐素子7によって分岐した信号光を強度可変手段10に導入し、強度可変手段10における信号光5の変化量を制御するものである。
FIG. 3 is a diagram for explaining a second embodiment according to the receiving module of the present invention. The receiving module in FIG. 3 is different from the receiving module in FIG. 2 in that the
強度可変手段としては、VOA(Variable Optical Attenuator)や増幅器等種々のものが使用できる。また、図3のように信号光のみを調整するような構成とすることで、TIAを調整する図2の場合と異なり、局部発振光6の影響を受けることなく確実に信号光5の強度を調整することができる。また、本実施例においては強度可変手段10は光受信モジュール外に配置されているが、分岐素子7及び受光素子8は受信モジュール内に配置されているため、図2の受信モジュールと同様に受信系全体が複雑化することを防止できる。
Various means such as a VOA (Variable Optical Attenuator) and an amplifier can be used as the intensity varying means. Further, by adopting a configuration in which only the signal light is adjusted as shown in FIG. 3 , unlike the case of FIG. 2 in which the TIA is adjusted, the intensity of the
図4は、本発明の受信モジュールの第三の実施例である。図4に示す受信モジュール1が図2及び図3に示す受信モジュールと異なる点は、90度ハイブリッド光回路2と受光素子8との間に遮光手段11を設けたことである。
FIG. 4 shows a third embodiment of the receiving module of the present invention. The receiving
通常、受信器に入力される信号光5は局部発振光6と比べて非常に小さい(例えば信号光強度が10μw、局部発振光強度が40mw)ため、分岐素子7で分岐された信号光はさらに小さくなる(分岐素子7での反射率が10%程度の場合は約1μw程度)。ゆえに、受光素子8での信号光のモニタは、局部発振光6のわずかな反射や散乱の影響を受けてしまう。
Usually, the
そこで、本実施例においては局部発振光6が入力される90度ハイブリッド光回路2と受光素子8との間に遮光手段11を設け、局部発振光6の反射や散乱が受光素子8における信号光のモニタに影響を及ぼさないようにしたものである。
Therefore, in the present embodiment, the light shielding means 11 is provided between the 90-degree hybrid
遮光手段11としては、図4においては例えば黒色に着色された樹脂等からなる遮光壁が形成されているが、遮光壁以外にも光吸収物質を塗布する等できる。 As the light shielding means 11, a light shielding wall made of, for example, a black colored resin is formed in FIG. 4, but a light-absorbing substance can be applied in addition to the light shielding wall.
また、図4においては分岐素子7からの電気信号の出力先については特に図示していないが、これは図2及び図3に示したようにTIA又はVOA、或いはその両方に導入して信号光を調整することができる。
Further, in FIG. 4, the output destination of the electric signal from the
図5は、本発明の受信モジュールの第四の実施例である。図5に示す受信モジュール1が図2乃至4の受信モジュールと異なる点は、信号光5だけでなく、局部発振光6についても制御の対象としていることである。
FIG. 5 shows a fourth embodiment of the receiving module of the present invention. The receiving
図5のように局部発振光6も制御の対象とする場合には、例えば図5に示すように受信モジュール1内に、局部発振光6の一部を分岐する分岐素子7、分岐素子7によって分岐された局部発振光を受光して電気信号に変換する受光素子8を設け、受光素子8からの電気信号を利得制御回路9に導入して利得制御信号に変換し、利得制御信号に基づいて局部発振光6の光源12における局部発振光の出力を制御する。なお、光源12としては従来と同様に半導体レーザ等コヒーレント光を出射する種々のものが使用できる。
When the
図5のように局部発振光6も制御することで、信号光5の出力に合わせて全体の出力を容易に調整することが可能となる。また、この際にも受信系の外部には別途光部品を配置する必要がないため、受信系全体をコンパクトなものにすることができる。
By controlling the
なお、図6においてはTIAを制御して利得を調整しているが、図4のようにVOAを用いて信号光及び局部発振光それぞれの出力を制御することも可能である。 In FIG. 6, the gain is adjusted by controlling the TIA, but it is also possible to control the output of each of the signal light and the local oscillation light using the VOA as shown in FIG.
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能であることはいうまでもない。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to said Example, It cannot be overemphasized that a design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
本発明によれば、受信系全体の構造が複雑化することがなく、また受信モジュールに入力される信号光の光パワーが減衰することを防止可能な光受信モジュールを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical receiving module that does not complicate the structure of the entire receiving system and that can prevent the optical power of signal light input to the receiving module from being attenuated.
1 光受信モジュール
2 90度光ハイブリッド回路
3、8 受光素子
4 増幅素子
5 信号光
6 局部発振光
7 分岐素子
9 制御回路
10 強度可変手段
11 遮光手段
12 光源
DESCRIPTION OF
Claims (4)
該干渉光を受光して電気信号に変換して出力する第一の受光素子と、
該第一の受光素子から出力される電気信号を増幅する増幅素子とを有する光受信モジュールにおいて、
該90度ハイブリッド光回路に入力される変調信号光を分岐する光分岐素子と、
分岐された該変調信号光を受光して電気信号に変換して出力する第二の受光素子とを有し、
該光分岐素子は空間光学系又は平面光波回路で構成され、
該局部発振光が該第二の受光素子に入射すること抑制するため、該90度ハイブリッド光回路と該第二の受光素子との間に遮光手段を設け、
該第二の受光素子により出力された電気信号に基づき該増幅素子の利得調整を行うことを特徴とする光受信モジュール。 A 90-degree hybrid optical circuit that outputs interference light between the input modulated signal light and the local oscillation light;
A first light receiving element that receives the interference light, converts it into an electrical signal, and outputs the electrical signal;
In an optical receiving module having an amplification element that amplifies an electrical signal output from the first light receiving element,
An optical branching element that branches the modulated signal light input to the 90-degree hybrid optical circuit;
A second light receiving element that receives the branched modulated signal light, converts it into an electrical signal, and outputs the electrical signal;
The optical branching element is composed of a spatial optical system or a planar lightwave circuit,
In order to suppress the local oscillation light from entering the second light receiving element, a light shielding means is provided between the 90-degree hybrid optical circuit and the second light receiving element,
An optical receiver module, wherein the gain of the amplifying element is adjusted based on an electric signal output from the second light receiving element.
該90度ハイブリッド光回路は、空間光学系又は平面光波回路で形成されていることを特徴とする光受信モジュール。 The optical receiver module according to claim 1,
The optical receiver module, wherein the 90-degree hybrid optical circuit is formed by a spatial optical system or a planar lightwave circuit.
該光分岐素子が該変調信号光を分岐する割合は、10%以下であることを特徴とする光受信モジュール。 The optical receiver module according to claim 1 or 2,
A ratio of the optical branching element branching the modulated signal light is 10% or less .
該増幅素子はTIAであり、
該第二の受光素子により出力された電気信号は該TIAに入力され、該電気信号に応じて該TIAの利得調整を行うことを特徴とする光受信モジュール。 The optical receiver module according to claim 1, wherein
The amplifying element is TIA;
An optical receiving module, wherein an electrical signal output from the second light receiving element is input to the TIA, and gain adjustment of the TIA is performed in accordance with the electrical signal.
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