JP6053318B2

JP6053318B2 - 光受信器

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Publication number: JP6053318B2
Application number: JP2012110434A
Authority: JP
Inventors: 伸夫大畠; 瑞基白尾; 敬太望月
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-14
Filing date: 2012-05-14
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-05-14
Also published as: CN103424820B; US8989604B2; JP2013238688A; US20130302042A1; CN103424820A

Description

本発明は、光受信器に関する。

光通信システムは、光ファイバを介して光信号を送受信するためのシステムであって、光受信器は光通信システムを構成する機器の１つである。光受信機では一般に、光ファイバを介して入射した信号光がレンズなどを介して光電変換部へ集光され、光電変換部によって電気信号へ変換される。入射光を変換することで得られた電気信号は増幅などの処理が施された後に、光受信器から出力される。

光通信システムにおいて使用される信号光の波長は規格により定められている。例えばＩＴＵ−Ｔ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＵｎｉｏｎＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎＳｅｃｔｏｒ）Ｇ．６９３では短距離高速信号伝送に関して、１．３１ｕｍ（ミクロン）及び１．５５ｕｍの波長の光の用途が規定されている。

光通信に異なる波長の光が用いられる場合、光受信器では、いずれの波長の光についても感度よく受信されることが望ましい。しかしながら、一般的な硝材で作られたレンズの屈折率は波長ごとに異なるため、異なる波長の光がレンズを通過すると色収差が発生する。色収差が生じた状態で、ある波長の光について光ファイバと光電変換部との間の結合効率を向上させると、他の波長の光についての結合効率は低下する。このように、色収差が生じた状態では、結合効率が光の波長に依存するので、光受信器の感度は光の波長に依存することになる。

結合効率を各波長の光で等しくして、各波長の光での感度を良好にするため、色収差を補正する技術が種々提案されている。例えば、特許文献１には、凸レンズと凹レンズとを組み合わせることによって色収差を補正する技術が記載されている。

特開平５−３４６４２号公報

しかしながら、引用文献１に記載の技術では、複数のレンズを組み合わせるため、光受信器の構成が複雑になるという問題がある。また、複数のレンズを組み合わせて光受信器を製造するには、それらの光軸合わせなどに手間が掛かるという問題もある。

本発明は、上述の事情を鑑みてなされたもので、簡易な構成で色収差を補正することが可能な光受信器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る光受信器は、
受光領域に受けた光に応じた電気信号を出力する光電変換部と、
第１の波長の光と前記第１の波長よりも長い第２の波長の光とを含む信号光が入射してから前記受光領域に至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光を前記受光領域へ集光する集光レンズと、
前記信号光が入射してから前記集光レンズに至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光に含まれる第１の波長の光を表面で反射するとともに、前記信号光に含まれる第２の波長の光を前記表面に対向する裏面で反射して前記表面から出射する光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタは、平行平板状である。

本発明によれば、信号光に含まれる第１の波長の光を表面で反射し、信号光に含まれる第２の波長の光を裏面で反射して表面から出射する光学フィルタが、光受信器へ入射した信号光が光電変換部に至るまでの光路の途中に設けられる。これによって、信号光に含まれる異なる波長の光がレンズを透過することによって生じる色収差を補正することができる。したがって、簡易な構成で色収差を補正することが可能になる。

本発明の実施形態１に係る光受信器の断面を示す図である。光ファイバの端部と光電変換部の受光領域との間の結合効率と、光の波長との関係の例を示す図である。本発明の実施形態２に係る光受信器の断面を示す図である。本発明の実施形態３に係る光受信器の断面を示す図である。本発明の実施形態４に係る光受信器の断面を示す図である。本発明の実施形態５に係る光受信器の断面を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。全図を通じて同一の要素には同一の符号を付す。また、同一の要素に関して重複する説明は省略する。

なお、以下の説明では、図中に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を用いる。詳細には、例えば図１と図３〜６とでは、各図に示すように、図に向かって右から左へ向かう方向をＸ正方向、その反対をＸ負方向とし、図に向かって下から上へ向かう方向をＹ正方向、その反対をＹ負方向とし、図の奥から手前へ向かう方向をＺ正方向、その反対をＺ負方向とする。これらの方向は、説明のために用いるものであって、発明を限定する趣旨ではない。

実施形態１．
本発明の実施形態１に係る光受信器１００は、光ファイバ１０１を介して信号光を受信し、受信した信号光に応じた電気信号を出力する機器であって、図１に示すように、光ファイバホルダ１０５と本体部１０６とを備える。

光ファイバホルダ１０５は、Ｘ軸方向に中心軸が伸びる概ね円筒状の部材であって、例えば金属製である。光ファイバホルダ１０５には、Ｘ負方向側の端部を介して光ファイバ１０１が挿設されている。これにより、光ファイバ１０１を介して伝搬した光信号は、光ファイバ１０１の端部から入射光Ｌ_ｉとして光受信器１００内へ入射する。

光ファイバホルダ１０５のＸ負方向側の端部と光ファイバ１０１とは、その端部から光が外部へ漏れ出さないように嵌合している。光ファイバホルダ１０５のＸ正方向側の端部は、光が外部に漏れ出さないように本体部１０６に接続されている。

本体部１０６は、中空の箱状部材であって、例えば金属製の直方体をなす。本体部１０６の一面には、上述のように光ファイバホルダ１０５が接続され、本体部１０６と光ファイバホルダ１０５との内部の空間は連通している。

本体部１０６は、図１に示すように、光学フィルタ１１１と、集光レンズ１１２と、キャリア１１３に支持される光電変換部１１５及び増幅部１１６と、回路基板１１７とを内部に備える。

光学フィルタ１１１は、図示しない支持部材によって本体部１０６に固定された平板状の波長分離フィルタである。光学フィルタ１１１は、第１の波長としての１．３１ｕｍ（ミクロン）の波長の光（短波長光）Ｌ_ｓを表面で反射するとともに、第２の波長としての１．５５ｕｍの波長の光（長波長光）Ｌ_ｌを表面に対向する裏面で反射して表面から出射する。

光学フィルタ１１１は、光ファイバ１０１に対してＸ正方向に配置され、光ファイバ１０１から出射された入射光Ｌ_ｉに含まれる短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを分離して、後述する集光レンズ１１２へ向けて反射するように設けられる。

集光レンズ１１２は、図示しない支持部材によって本体部１０６に固定された単体の凸レンズである。集光レンズ１１２は例えば、光学フィルタ１１１に対してＹ負方向に配置されている。集光レンズ１１２の光学倍率は、適宜定められて良いが、望ましくは、Ｙ正方向側から見たＹ負方向側の光学倍率Ｍが１未満である。

光電変換部１１５は、例えば導波路型のフォトダイオードなどから構成され、自身が有する受光領域１１９に光を受けるとその光に応じた電気信号を出力する。光電変換部１１５は集光レンズ１１２に対してＹ負方向に配置され、受光領域１１９はＹ正方向を向けて配置される。なお、光電変換部１１５は面受光型であってもよい。

増幅部１１６は、例えばトランジスタなどから構成され、光電変換部１１５から出力された電気信号を増幅する。

回路基板１１７は、適宜設けられる電気回路を備える基板であって、例えば増幅部１１６から出力された電気信号を予め定められた仕様で出力するための変換などを行う電気回路を備える。回路基板１１７には、金ワイヤなどを介して増幅部１１６が接続されており、光受信器１００の外部へ電気信号を出力する出力端子１２０が接続されている。なお、回路基板は、１つの基板から構成されてもよく、金ワイヤなどで接続された複数の基板から構成されてもよい。また、出力端子１２０は１つ又は複数の配線から構成されるとよい。

これまで、本実施形態に係る光受信器１００の構成について説明した。ここから、光受信器１００の動作について説明する。

光ファイバ１０１を介して伝送された信号光は、光ファイバ１０１の端部から出射されることで、入射光Ｌ_ｉとして光受信器１００内に入射する。入射光Ｌ_ｉは例えば、波長が１．３１ｕｍである短波長光Ｌ_ｓと、波長が１．５５ｕｍである長波長光Ｌ_ｌとを含む。

入射光Ｌ_ｉは光学フィルタ１１１に照射される。光学フィルタ１１１では短波長光Ｌ_ｓが、その表面で反射する。長波長光Ｌ_ｌは、光学フィルタ１１１の表面を透過し、その裏面で反射して表面から出射される。光学フィルタ１１１で分離して反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、集光レンズ１１２を透過して、受光領域１１９と同等若しくは、狭い範囲に集光される。このように、受光領域１１９は、光学フィルタ１１１と集光レンズ１１２とを順に介して光ファイバ１０１の端部と光結合されている。

光電変換部１１５は、光電変換をすることによって、集光レンズ１１２から受けた光に応じた電気信号を出力する。増幅部１１６は、光電変換部１１５から出力された電気信号を増幅する。増幅部１１６により増幅された電気信号は、回路基板１１７によって所定の電気信号に適宜変換されて、光受信器１００から出力される。

このように、本実施形態では、入射光Ｌ_ｉが光受信器１００に入射してから集光レンズ１１２に至るまでの光路の途中に光学フィルタ１１１が介在する。光学フィルタ１１１は、短波長１．３１ｕｍの光Ｌ_ｓを表面で、長波長１．５５ｕｍの光Ｌ_ｌを裏面で反射する。

一般的な硝材を用いた集光レンズ１１２では、短波長光Ｌ_ｓに対して長波長光Ｌ_ｌの屈折率が小さくなるので、入射光Ｌ_ｉが直接に集光レンズ１１２を透過すると色収差が発生する。本実施形態では入射光Ｌ_ｉは、上述のような光学フィルタ１１１を介して集光レンズ１１２を透過するので、光学フィルタ１１１により長波長光Ｌ_ｉの光路長を調整することができる。

これにより、集光レンズ１１２を透過することで生じる色収差を補正することができる。したがって、複数のレンズを組み合わせるなど光受信器１００の構成を複雑にすることなく、色収差を容易に補正することが可能になる。

色収差を補正するために複数のレンズを組み合わせる場合、レンズ自体が高価であるときには、光受信器１００が高価になる。また、複数のレンズを組み合わせるには、光軸合わせなど光受信器１００の組み立てに手間が掛かり、これによっても光受信器１００が高価になる。本実施形態によれば、光学フィルタ１１１を備えることで色収差を補正することができるので、光受信器１００を安価で提供することが可能になる。

また、色収差を補正することで、光ファイバ１０１と受光領域１１９との間の結合効率を光の波長に依存しないものにすることが可能になる。例えば、色収差を補正することなく、短波長１．３１ｕｍの光Ｌ_ｓで結合効率が最大となるように調整した場合の結合効率と光の波長との関係を計算すると、図２の点線１２２に示すようになる。この場合、波長１．３１ｕｍ以外の波長の光では結合効率が低くなることが分かる。

これに対して、光学フィルタ１１１により色収差を補正した場合の結合効率と光の波長との関係を計算すると、図２の実線１２４に示すようになる。この計算では、光学フィルタ１１１の基板の厚みが０.１５ｍｍであり、１．４ｕｍの波長の光の５０％が光学フィルタにおいて反射するとして計算している。光学フィルタ１１１で色収差が補正されることによって、１．５５ｕｍの長波長光Ｌ_ｌと１．３１ｕｍの短波長光Ｌ_ｓとで結合効率が同程度となることが分かる。

このように、色収差を補正することで、光の波長に依存しない結合効率を得ることが可能になる。したがって、本実施形態によれば、光の波長に依存しない良好な感度の光受信器１００を容易に実現することが可能になる。

さらに、異なる波長の光の結合効率を同程度とすることによって、高速信号に対し高感度の光受信器１００を実現することが可能になる。一般的に高速信号に対し高感度の光受信器１００を実現しようとする場合、光電変換部１１５の高周波信号の通過帯域を広帯域にする必要がある。光電変換部１１５の受光感度を高く保ちつつ、高周波信号の通過帯域を広帯域にする場合、面受光型の光電変換部１１５よりも導波路型の光電変換部１１５の方が適している。面受光型の光電変換部１１５では、光の入射方向とキャリアの走行方向が一致しているため、それに含まれる吸収層の厚みにより受光感度と高周波信号の通過帯域とが決定されるのに対して、導波路型の光電変換部１１５では、光の入射方向とキャリアの走行方向が異なるため、吸収層の厚みと長さを調整することで、受光感度と高周波信号の通過帯域を独立に設計がすることができるためである。

面受光型の光電変換部１１５の場合であっても、波長によらず高い結合効率を得られることは有用である。面受光型の場合、受光領域に光が入射することで高い受光感度が得られるため、受光領域に結像する光のスポットサイズが受光領域よりも小さければよい。しかしながら、導波路型の光電変換部１１５の場合、高い受光感度を実現するには導波路に光を結合させることが必要になるため、光のスポットサイズを受光領域１１９と同等とすることに加えて、光の位相を整合させることが必要となるからである。

本実施形態では、光の波長に依存しない結合効率を得ることができるので、導波路型の光電変換部１１５を用いた、高速信号に対し高感度の光受信器１００を容易に実現することが可能になる。

さらに、本実施形態では、集光レンズ１１２のＹ正方向側から見たＹ負方向側の光学倍率Ｍを１未満とすることによって、長波長光Ｌ_ｌの安定した結合効率を得ることが可能になる。一般的に光軸方向の物点距離のずれ量Δａに対する光軸方向の結像位置のずれ量Δｂは、Δａ^２×Ｍにより表される。光ファイバ１０１の端部を物点、受光領域１１９を結像位置と考えると、集光レンズ１１２のＹ正方向側から見たＹ負方向側の光学倍率Ｍを１未満とすることによって、光ファイバ１０１の端部から光学フィルタ１１１の裏面までの距離のずれ量が結像位置のずれ量に与える影響は低く抑えられる。したがって、光学フィルタ１１１の厚みが製造誤差等によって均一でないために生じうる結像位置のばらつきを低減することが可能になる。すなわち、長波長光Ｌ_ｌが光学フィルタ１１１の裏面のどこで反射されるかによらず、長波長光Ｌ_ｌの安定した結合効率を得ることが可能になる。

実施形態２．
本実施形態に係る光受信器２００は、図３に示すように、実施形態１に係る光受信器１００と概ね同様の構成を備えており、実施形態１に係る光受信器１００とは本体部１０６における集光レンズ２１２の配置と、光学フィルタ２１１の配置及び形状とが異なる。

集光レンズ２１２は、実施形態１と同様に図示しない支持部材によって本体部１０６に固定された単体の凸レンズである。集光レンズ２１２は例えば、光ファイバ１０１に対してＸ正方向に配置されている。集光レンズ２１２のＸ負方向側から見たＸ正方向側の光学倍率Ｍは１未満であることが望ましい。

光学フィルタ２１１は、図示しない支持部材によって本体部１０６に固定された波長分離フィルタであって、実施形態１の光学フィルタ１１１と同様に、短波長光Ｌ_ｓを表面で反射するとともに、長波長光Ｌ_ｌを表面に対向する裏面で反射して表面から出射する。光学フィルタ２１１は、実施形態１の光学フィルタ１１１とは異なり、Ｚ方向から見て表面と裏面とが平行ではなく、楔状をなす。

光学フィルタ２１１は、集光レンズ２１２に対してＸ正方向に、光電変換部１１５に対してＹ正方向に配置される。光学フィルタ２１１は、集光レンズ２１２を通過した短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとが受光領域１１９へ向けて反射するように設けられる。光学フィルタ２１１は、Ｚ方向から見て、集光レンズ２１２からの距離が離れるに従って次第に厚さが薄くなるように配置される。

これまで、本実施形態に係る光受信器２００の構成について説明した。ここから、光受信器２００の動作について説明する。

光ファイバ１０１の端部から出射されることにより光受信器２００内に入射した入射光Ｌ_ｉは、集光レンズ２１２に照射される。入射光Ｌ_ｉが集光レンズ２１２を通過すると色収差が発生するので、短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとが異なる光路で集光レンズ２１２から出射される。

集光レンズ２１２から出射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは光学フィルタ２１１に入射する。短波長光Ｌ_ｓは光学フィルタ２１１の表面で反射する。長波長光Ｌ_ｌは光学フィルタ２１１の表面を透過し、その裏面で反射して表面から出射される。

光学フィルタ２１１で反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、受光領域１１９と同等、若しくはよりも狭い範囲に集光される。このように、受光領域１１９は、集光レンズ２１２と光学フィルタ２１１とを順に介して光ファイバ１０１の端部と光結合されている。

本実施形態では、集光レンズ２１２を通過することで色収差が生じた後に、光学フィルタ２１１を介して受光領域１１９へ短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを集光させる。光学フィルタ２１１は楔状をなし、Ｚ方向から見て、集光レンズ２１２からの距離が離れるに従って次第に厚さが薄くなるように配置されているので、色収差が生じた短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを受光領域１１９へ集光することができる。そのため、集光レンズ２１２を透過することで生じる色収差を光学フィルタ２１１により補正することができる。したがって、実施形態１と同様に、色収差を容易に補正すること、光受信器２００を安価で提供すること、光の波長に依存しない良好な感度の光受信器２００を容易に実現すること、高速信号に対し高感度の光受信器２００を容易に実現することが可能になる。

また、光学フィルタ２１１を楔状とすることで、入射光Ｌ_ｉが光受信器２００に入射してから光電変換部１１５へ至るまでの光路において集光レンズ２１２よりも後段に光学フィルタ２１１を設けることができる。これにより、設計上の柔軟性が向上し、例えば光受信器２００をコンパクトにすることなどが可能になる。

実施形態３．
本実施形態に係る光受信器３００は、図４に示すように、実施形態１と同様の光ファイバホルダ１０５と本体部１０６とを備え、光ファイバホルダ１０５には実施形態１と同様に光ファイバ１０１が挿設されている。

本実施形態に係る光受信器３００は、光ファイバホルダ１０５内に、ミラー３３１と光学フィルタ３１１とを備える。また、光受信器３００は、本体部１０６内に、集光レンズ３１２と、キャリア１１３を介して固定される光電変換部３１５及び増幅部１１６と、回路基板１１７とを備える。

ミラー３３１は、図示しない支持部材によって光ファイバホルダ１０５に固定された平面ミラーである。ミラー３３１は、光ファイバ１０１から出射された入射光Ｌ_ｉを後述する光学フィルタ３１１へ向けて反射するように、光ファイバ１０１に対してＸ正方向に配置される。

光学フィルタ３１１は、図示しない支持部材によって光ファイバホルダ１０５に固定された平板状の波長分離フィルタである。光学フィルタ３１１は、実施形態１に係る光学フィルタ１１１と同様に、短波長光Ｌ_ｓを表面で反射するとともに、長波長光Ｌ_ｌを裏面で反射して表面から出射する。

光学フィルタ３１１は、ミラー３３１に対してＹ負方向に配置され、ミラー３３１による反射光に含まれる短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを後述する集光レンズ３１２へ向けて反射するように設けられる。

集光レンズ３１２は、実施形態１と同様に、図示しない支持部材によって本体部１０６に固定された単体の凸レンズである。集光レンズ３１２は例えば、光学フィルタ３１１に対してＸ正方向に配置されている。集光レンズ３１２のＸ負方向側から見たＸ正方向側の光学倍率Ｍは１未満であることが望ましい。

光電変換部３１５は、実施形態１に係る光電変換部１１５と同様に、例えば導波路型のフォトダイオードなどから構成され、自身が有する受光領域３１９に光を受けるとその光に応じた電気信号を出力する。光電変換部３１５は集光レンズ３１２に対してＸ正方向に配置され、その受光領域３１９はＸ負方向を向けて配置される。なお、光電変換部３１５は実施形態１と同様に面受光型であってもよい。

これまで、本実施形態に係る光受信器３００の構成について説明した。ここから、光受信器３００の動作について説明する。

光ファイバ１０１の端部から出射されることにより光受信器３００内に入射した入射光Ｌ_ｉは、ミラー３３１に入射し、光学フィルタ３１１へ向けて反射される。

ミラー３３１の反射光を受けた光学フィルタ３１１では短波長光Ｌ_ｓが、その表面で反射する。長波長光Ｌ_ｌは、光学フィルタ３１１の表面を透過し、その裏面で反射して表面から出射される。光学フィルタ３１１で分離して反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、集光レンズ３１２を透過して、受光領域３１９と同等、若しくはよりも狭い範囲に集光される。このように、受光領域３１９は、ミラー３３１と光学フィルタ３１１と集光レンズ３１２とを順に介して光ファイバ１０１の端部と光結合されている。

本実施形態でも、集光レンズ３１２を透過することで生じる色収差を光学フィルタ３１１により補正する。したがって、実施形態１と同様に、色収差を容易に補正すること、光受信器３００を安価で提供すること、光の波長に依存しない良好な感度の光受信器３００を容易に実現すること、高速信号に対し高感度の光受信器３００を容易に実現することが可能になる。

また、ミラー３３１を設けることで、光学フィルタ３１１を光ファイバホルダ１０５内に配置することができる。これにより、設計上の柔軟性が向上し、例えば光受信器３００をコンパクトにすることなどが可能になる。

さらに、集光レンズ３１２のＸ負方向側から見たＸ正方向側の光学倍率Ｍを１未満とする。これによって、実施形態１と同様に、光学フィルタ３１１の厚みが製造誤差等によって均一でないために生じうる結像位置のばらつきを低減することが可能になる。すなわち、長波長光Ｌ_ｌが光学フィルタ３１１の裏面のどこで反射されるかによらず、長波長光Ｌ_ｌの安定した結合効率を得ることが可能になる。

実施形態４．
本実施形態に係る光受信器４００は、図５に示すように、実施形態３に係る光受信器３００と概ね同様の構成を備えており、実施形態３に係る光受信器３００とは光ファイバホルダ１０５における光学フィルタ４１１及びミラー４３１の配置が異なる。

光学フィルタ４１１は、実施形態３に係る光学フィルタ３１１と同様に、図示しない支持部材によって光ファイバホルダ１０５に固定された平板状の波長分離フィルタである。光学フィルタ４１１は、短波長光Ｌ_ｓを表面で反射するとともに、長波長光Ｌ_ｌを裏面で反射して表面から出射する。

光学フィルタ４１１は、実施形態３に係る光学フィルタ３１１とは異なり、光ファイバ１０１から出射された入射光Ｌ_ｉに含まれる短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを後述するミラー４３１へ向けて反射するように、光ファイバ１０１に対してＸ正方向に配置される。

ミラー４３１は、実施形態３に係るミラー３３１と同様に、図示しない支持部材によって光ファイバホルダ１０５に固定された平面ミラーである。ミラー４３１は、実施形態３に係るミラー３３１とは異なり、光学フィルタ４１１に対してＹ負方向に配置され、光学フィルタ４１１により分離して反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとを集光レンズ３１２へ向けて反射するように設けられる。

これまで、本実施形態に係る光受信器４００の構成について説明した。ここから、光受信器４００の動作について説明する。

光ファイバ１０１の端部から出射されることにより光受信器４００内に入射した入射光Ｌ_ｉは、光学フィルタ４１１に照射される。光学フィルタ４１１では短波長光Ｌ_ｓが、その表面で反射する。長波長光Ｌ_ｌは、光学フィルタ４１１の表面を透過し、その裏面で反射して表面から出射される。

光学フィルタ４１１で分離して反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、ミラー４３１で反射されて集光レンズ３１２に入射する。短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、集光レンズ３１２を透過して、受光領域３１９と同等、若しくはよりも狭い範囲に集光される。このように、受光領域３１９は、光学フィルタ４１１とミラー４３１と集光レンズ３１２とを順に介して光ファイバ１０１の端部と光結合されている。

本実施形態でも、集光レンズ３１２を透過することで生じる色収差を光学フィルタ４１１により補正する。したがって、実施形態１と同様に、色収差を容易に補正すること、光受信器４００を安価で提供すること、光の波長に依存しない良好な感度の光受信器４００を容易に実現すること、高速信号に対し高感度の光受信器４００を容易に実現することが可能になる。

また、ミラー４３１を設けることで、実施形態３と同様に、光学フィルタ４１１を光ファイバホルダ１０５内に配置することができる。これにより、設計上の柔軟性が向上し、例えば光受信器４００をコンパクトにすることなどが可能になる。

特に、本実施形態では、入射光Ｌ_ｉが光受信器４００に入射してから受光領域３１９へ至るまでの光路において光学フィルタ４１１を最も前方に配置する。そのため、光ファイバ１０１の端部から出射された入射光Ｌ_ｉは、広く発散する前に、すなわち進行方向に垂直な断面における径が小さい状態で、光学フィルタ４１１に照射される。これにより、光学フィルタ４１１の表面及び裏面の面積を小さくすることができ、光学フィルタコストを低減できる。したがって、本実施形態によれば、光受信器４００をよりコンパクトにすることが可能になるとともに、光受信器４００をより安価で提供することが可能になる。

さらに、集光レンズ３１２のＸ負方向側から見たＸ正方向側の光学倍率Ｍを１未満とする。これによって、実施形態１と同様に、光学フィルタ４１１の厚みが製造誤差等によって均一でないために生じうる結像位置のばらつきを低減することが可能になる。すなわち、長波長光Ｌ_ｌが光学フィルタ４１１の裏面のどこで反射されるかによらず、長波長光Ｌ_ｌの安定した結合効率を得ることが可能になる。

実施形態５．
本実施形態に係る光受信器５００は、図６に示すように、実施形態４に係る光受信器４００と概ね同様の構成を備えており、実施形態４に係る光受信器４００とはコリメートレンズ５３３をさらに備えることが異なる。

コリメートレンズ５３３は、図示しない支持部材によって光ファイバホルダ１０５に固定された単体の凸レンズである。コリメートレンズ５３３は例えば、ミラー４３１と集光レンズ３１２との間に設けられており、ミラー４３１から入射した光をコリメート光又は擬似コリメート光にして集光レンズ３１２へ出射する。

これまで、本実施形態に係る光受信器５００の構成について説明した。ここから、光受信器５００の動作について説明する。

光ファイバ１０１の端部から出射されることにより光受信器５００内に入射した入射光Ｌ_ｉは、実施形態４と同様に、光学フィルタ４１１で分離して反射され、ミラー４３１で反射される。ミラー４３１で反射された短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、コリメートレンズ５３３を透過することで、コリメート光又は擬似コリメート光となって集光レンズ３１２に入射する。

短波長光Ｌ_ｓと長波長光Ｌ_ｌとは、実施形態４と同様に、集光レンズ３１２を透過して、受光領域３１９と同等、若しくはよりも狭い範囲に集光される。このように、受光領域３１９は、光学フィルタ４１１とミラー４３１とコリメートレンズ５３３と集光レンズ３１２とを順に介して光ファイバ１０１の端部と光結合されている。

本実施形態では、コリメートレンズ５３３と集光レンズ３１２とを透過することで生じる色収差を光学フィルタ４１１により補正する。したがって、実施形態１と同様に、色収差を容易に補正すること、光受信器５００を安価で提供すること、光の波長に依存しない良好な感度の光受信器５００を容易に実現すること、高速信号に対し高感度の光受信器５００を容易に実現することが可能になる。

また、コリメート光又は擬似コリメート光を出射するコリメートレンズ５３３を光ファイバ１０１の端部の近くに備えることで、熱膨張による結合効率の低下を抑えることが可能になる。一般的に光受信器５００は動作環境として高温、低温での動作が必要となる。熱膨張が生じると、入射光Ｌ_ｉを出射する光ファイバ１０１の端部と受光領域３１９へ集光するための集光レンズ３１２との間の距離が変化する。そのため、光ファイバ１０１の端部と受光領域３１９との間の結合効率が低下することがある。

本実施形態では、コリメートレンズ５３３は光ファイバホルダ１０５に固定されている。すなわち、コリメートレンズ５３３は、入射光Ｌ_ｉが光受信器５００に入射してから受光領域３１９へ至るまでの光路において光ファイバ１０１の端部の近くに配置される。そのため、熱膨張が生じても、入射光Ｌ_ｉを出射する光ファイバ１０１の端部からコリメートレンズ５３３までの距離の変化は、比較的小さいため、この距離の変化による結合効率への影響を抑えることができる。

本実施形態では、コリメートレンズ５３３から出射される光はコリメート光又は擬似コリメート光である。そのため、コリメートレンズ５３３と集光レンズ３１２との間の距離の熱膨張による変化は、結合効率にほとんど影響しない。

したがって、コリメート光又は擬似コリメート光を出射するコリメートレンズ５３３を光ファイバ１０１の端部の近くに備えることで、熱膨張で光路長が変化することによる結合効率の低下を抑制することが可能になる。

さらに、コリメートレンズ５３３のＸ負方向側からみた集光レンズ３１２のＸ正方向側の光学倍率Ｍを１未満とする。これによって、実施形態１と同様に、光学フィルタ４１１の厚みが製造誤差等によって均一でないために生じうる結像位置のばらつきを低減することが可能になる。すなわち、長波長光Ｌ_ｌが光学フィルタ４１１の裏面のどこで反射されるかによらず、長波長光Ｌ_ｌの安定した結合効率を得ることが可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、実施形態に種々の変更を加えた態様やそれらと均等な技術的範囲をも含む。

１００，２００，３００，４００，５００光受信器
１０１光ファイバ
１０５光ファイバホルダ
１０６本体部
１１１，２１１，３１１，４１１光学フィルタ
１１２，２１２，３１２集光レンズ
１１５，３１５光電変換部
１１６増幅部
１１９，３１９受光領域
３３１，４３１ミラー
５３３コリメートレンズ

Claims

受光領域に受けた光に応じた電気信号を出力する光電変換部と、
第１の波長の光と前記第１の波長よりも長い第２の波長の光とを含む信号光が入射してから前記受光領域に至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光を前記受光領域へ集光する集光レンズと、
前記信号光が入射してから前記集光レンズに至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光に含まれる第１の波長の光を表面で反射するとともに、前記信号光に含まれる第２の波長の光を前記表面に対向する裏面で反射して前記表面から出射する光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタは、平行平板状である光受信器。
前記信号光が入射してから前記集光レンズに至るまでの光路の途中に設けられる光学ミラーをさらに備える
請求項１に記載の光受信器。
前記光学フィルタは、前記信号光が入射してから前記光学ミラーに至るまでの光路の途中に設けられており、前記第１の波長の光を前記表面で反射するとともに、前記第２の波長の光を前記裏面で反射して前記表面から出射し、
前記光学ミラーは、前記光学フィルタにより反射された前記第１の波長及び前記第２の波長の光を反射し、
前記集光レンズは、前記光学ミラーにより反射された光を受けて前記受光領域に集光する
請求項２に記載の光受信器。
前記光学ミラーは、前記信号光が入射してから前記光学フィルタに至るまでの光路の途中に設けられており、前記入射した信号光を反射し、
前記光学フィルタは、前記光学ミラーにより反射された前記信号光を受けて、前記第１の波長の光を前記表面で反射するとともに、前記第２の波長の光を前記裏面で反射して前記表面から出射し、
前記集光レンズは、前記光学フィルタにより反射された光を受けて前記受光領域に集光する
請求項２に記載の光受信器。
受光領域に受けた光に応じた電気信号を出力する光電変換部と、
信号光が入射してから前記受光領域に至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光を前記受光領域へ集光する集光レンズと、
前記信号光が前記集光レンズを透過してから前記受光領域に至るまでの光路の途中に設けられており、前記信号光に含まれる第１の波長の光を表面で反射するとともに、前記信号光に含まれる前記第１の波長よりも長い第２の波長の光を前記表面に対向する裏面で反射して前記表面から出射する光学フィルタとを備え、
前記光学フィルタは、前記表面から前記裏面までの厚さが前記集光レンズに近いほど厚くなるように次第に変化する光受信器。
前記信号光が入射してから前記集光レンズに至るまでの光路の途中に設けられており、コリメート光又は擬似コリメート光を出射するコリメートレンズをさらに備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の光受信器。
前記光電変換部は導波路型構造を有する
請求項１から６のいずれか１項に記載の光受信器。
前記集光レンズは、前記信号光が入射する側から見た前記受光領域側の光学倍率が１未満である
請求項１から７のいずれか１項に記載の光受信器。