JP6349702B2 - 光受信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光受信モジュールに関し、より詳細には、波長多重方式を採用した光通信に用いられる光受信モジュールに関する。

近年、ネットワーク上を流れる情報量の増加と通信速度の高速化が進んでいる。これに伴い、光伝送機器に搭載される光トランシーバ等に用いられる光送受信モジュールも高速化が進み、現在では４０Ｇｂｐｓや１００Ｇｂｐｓの伝送速度が要求されている。かかる高速の伝送速度は、単一の光デバイスでは追従することが難しく、波長多重による通信方法が用いられる。

波長多重方式を採用した光受信モジュールは、内蔵した光分波器（光ＤｅＭＵＸともいう）により波長多重化された異なる波長の複数の信号光を分波し、それぞれ個別の受光素子で受光する。図１０は従来の光分波器によって波長多重信号光が分波される様子を説明するための図である。光分波器１００は透過波長が互いに異なる複数の薄膜フィルタｆ１〜ｆ４と反射部Ｍを有する。

波長λ１〜λ４の異なる光が波長多重化された信号光は、まず、光分波器１００の薄膜フィルタｆ１に入射し、選択的にλ１の信号光のみが該フィルタｆ１すなわち光分波器１００を透過し、それ以外の波長λ２〜λ４をもつ信号光は反射する。波長λ２〜λ４が多重化されている信号光は、薄膜フィルタｆ１〜ｆ４と対向する位置の反射部Ｍで反射し薄膜フィルタｆ２に入射する。次に、薄膜フィルタｆ２により選択的に波長λ２の信号光のみが光分波器１００を透過し、それ以外の波長λ３，λ４をもつ信号光は反射する。以降、薄膜フィルタＦ３，Ｆ４と反射部Ｍとの間で透過と反射を繰り返しながら、波長多重化された信号光はそれぞれの波長ごとに分波される。

上述の光分波方式では、光分波器に入射後最初に分波される波長の信号光に比べて、光分波器の内部で反射を繰り返して最後にフィルタで分波される波長の信号光は、反射による光パワーの減衰量が大きくなるとともに、光分波器の出射側に設置される受光素子までの光路長に差が生じることから、それぞれの信号光に品質差が生じることになる。特許文献１には、この品質差を抑えるために、波長多重信号光を入射させて第１の光群と第２の光群とに分離する光エッジフィルタと、第１の光群と第２の光群とを、各単波長に分離する複数のフィルタとを含むようにした光分波器が開示されている。さらに、波長多重信号光に含まれる信号光の数と同数の光受信デバイスを一列に配置しなければならない。この配置は、光受信モジュールの入射光の光軸に垂直な方向の幅を制限してしまう。

特許文献２には、上述の図１０のような光分波方式を利用する場合に、フィルタの実装、光軸調整にコストがかからないような構成を含む光分波器が開示されている。特許文献３には、上述の図１０のような光分波方式を利用した光分波器を積層したものを有する光受信モジュールが開示されている。特許文献４には、光分波器自体の構造は明示されていないが、光分波器を積層する技術が開示されている

特開２００７−３８１２号公報 特開２００２−４０２８３号公報 特開２００４−１３３１１４号公報 特開２００９−１９８５７６号公報

図１０や特許文献１〜３のような光分波方式を用いた光分波器によって波長多重信号光を分波するためには、例えば、ｎ本の波長を多重化した光の場合、少なくとも波長の数と同じ数（ｎ個）の波長選択フィルタ（波長分割フィルタともいう）が必要となる。異なる特性を持った波長選択フィルタの必要数が多いとコスト増の要因となるため、必要となるフィルタの数を減らすことができれば、コスト低減の効果が期待される。また、必要となるフィルタの数を減らせば、フィルタそのもののコストのみならず、該フィルタの実装コストも削減できるのでその効果は大きい。

近年は、光通信の高速伝送の要求に答える一方で、光トランシーバの小型化への要求も強く、業界標準のＣＦＰ−ＭＳＡの外形を小さくしたＣＦＰ２、ＣＦＰ４、ＱＳＦＰ＋などの標準は押しなべてその外形を小型にすることを指向している。例えばＱＳＦＰ＋においては、光受信モジュールに割り当てられる収容面積は縮小され、当該モジュールは、幅７ｍｍ以下のパッケージ内に種々の光学部品等を収容する必要がある。また、光受信モジュールを構成する受光素子の出力は微弱で、周囲のノイズを受けやすいことから受光素子とその信号を増幅する前置増幅器（プリアンプ回路）も、同じパッケージ内に組み込むことが望まれる。

本発明は、上述の実情に鑑みてなされたもので、多重する波長の光を増やして伝送容量を大きくした場合でも、低コストで小型の光受信モジュールを提供することを目的とする。

一実施の形態に係る光受信モジュールは、互いに波長の異なるｎ本（ｎは偶数）の単一波長信号光を含む波長多重信号光を受信し、ｎ本の前記単一波長信号光それぞれに対応するｎ本の電気信号を出力する光受信モジュールであり、該波長多重信号光をｎ本の前記単一波長信号光に分離する光分波器と、ｎ本の前記単一波長信号光それぞれを受信してｎ本の前記電気信号として出力するｎ個の受光素子を含む。そして、光分波器は、第１群の波長選択フィルタと、第２群の波長選択フィルタを有し、前記第１群の波長選択フィルタは、前記波長多重信号光を受光し、該波長多重信号光をそれぞれ波長の連続したｍ本（ｍはｎの約数）の単一波長信号光を含むｎ／ｍ本の部分波長多重光に分離し、前記第２群の波長選択フィルタは、連続した波長を含む２本の前記部分波長多重光を異なる位置で受光する、（ｍ−１）段からなるｋ（ｋ＝ｎ／（２×ｍ））組の波長選択フィルタから構成され、前記第２群の波長選択フィルタを構成する各組の前記波長選択フィルタは、受光した２本の前記部分波長多重光に含まれる単一波長信号光のうち、最長の波長と最短の波長を有する２本の単一波長信号光を分離してそれぞれ第１の方向に出力し、残余の波長の単一波長信号光を有する２本の部分波長多重光を前記第１の方向とは直交する方向に出力し、後段の前記波長選択フィルタに順次出力する。

本発明の光受信モジュールによれば、サイズを小さくし低コストにすることができる。

本発明の実施形態の光受信モジュールの一例を側方から見た断面図である。 図１の光受信モジュールの光分波器によって波長多重信号光が分波される様子を説明するための図である。 図２の光分波器の第１〜第３の波長選択フィルタの光透過率を説明するための図である。 光分波器の別の例を説明するための図である。 本発明の実施形態の光受信モジュールの他の例を側方から見た断面図である。 図５の光受信モジュールの光分波器の一例を説明する図である。 光分波器の別の例を説明するための図である。 光分波器の別の例を説明するための図である。 光分波器の別の例を説明するための図である。 従来の光分波器によって波長多重信号光が分波される様子を説明するための図である。

（本願発明の実施形態の詳細）
以下、図面を参照しながら、本発明の光分波器および光受信モジュールに係る好適な実施の形態について説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内ですべての変更が含まれることを意図する。また、以下の説明において、異なる図面においても同じ符号を付した構成は同様のものであるとして、その説明を省略する場合がある。

図１は、本発明に係る光受信モジュールの一例を側方から見た断面図である。光受信モジュール１は、光ファイバが接続される光結合部１０と、受光素子や光学部品等が収容されるパッケージ２０と、外部回路との電気接続のための端子部２９を備えている。光結合部１０は、例えば、光コネクタに付属するフェルールが挿入されるスリーブ１１と、このスリーブを保護するシェル１１ａと、パッケージ２０との結合を形成するホルダ１４と、スリーブ１１とホルダ１４とを調芯可能に結合するためのジョイントスリーブ１３とから成る。

ホルダ１４は、ブッシュ１６を介してパッケージ２０の前面に固定される。ホルダ１４には、ジョイントスリーブ１３を介してスリーブ１１等が結合され、ジョイントスリーブ１３により軸方向とこの軸に垂直な面内での調芯が行われる。スリーブ１１の根元には、光結合を形成するスタブ１２が配され、ホルダ１４にはスタブ１２内の結合ファイバから出射された光をコリメート光に変換する第１のレンズ１５が配される。第１のレンズ１５からの光は、ブッシュ１６内に設けられ、パッケージ２０を密封する光学窓１７を経て、パッケージ２０内に導入される。

パッケージ２０は、矩形状の箱型で形成され、例えば、金属製の筺体２１、金属製の底壁２２及び蓋３０からなる収容部に、後述する受光素子や光学部品等を搭載して構成される。なお、底壁２２は、銅モリブテン（ＣｕＭｏ）や銅タングステン（ＣｕＷ）等の材料を用いることができ、また、熱伝導性のよい材料を用いることにより放熱性を高めることができる。蓋体３０は、搭載部品を収容して配線した後に内部を密封するために筺体２１に固定される。端子部２９は、例えば、複数のセラミック基板を積層して形成され、筐体２１の後部側（光結合部１０と反対側）に組み付けられる。端子部２９の露出端には電気接続を形成するための図示しない電極が形成されている。

パッケージ２０内には、底壁２２に支持部材２３が実装されており、この支持部材２３に、第１のレンズ１５から出射された波長多重信号光を波長の異なる複数の信号光に分波する光分波器３１が実装されている。光分波器３１の詳細については後述するが、光分波器３１は、その後端が支持部材２３から突出されている。

光分波器３１で分波された複数の単一波長信号光（以下、「分波信号光」ともいう）は、後述するように第１のレンズ１５側と反対側、または、底壁２２側すなわち後方または下方に向けて出射される。そして、後方に出射された複数の分波信号光を集光する複数の第２のレンズ２４と、この第２のレンズ２４を介して複数の分波信号光を受光する第１群の受光素子２６と、が、光分波器３１の後方に実装されている。一方、下方に出射された複数の分波信号光を集光する複数の第３のレンズ２５と、この第３のレンズ２５を介して複数の分波信号光を受光する第２群の受光素子２７とが底壁２２に実装されている。また、パッケージ２０は、受光素子２６、２７で光電変換された電気信号を増幅するプリアンプ回路２８を搭載している。このプリアンプ回路２８で増幅された電気信号が端子部２９を介して外部に出力される。

次に、光分波器３１の一例について説明する。図２（Ａ）、（Ｂ）は、光分波器３１によって波長多重信号光が分波される様子を説明する図であり、図２（Ａ）は上面図、図２（Ｂ）は側面図である。図３は、光分波器３１に搭載されている第１〜第３の波長選択フィルタの光透過率を説明する図である。

光分波器３１は、波長λ１〜λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４）が異なる複数の信号光が多重化された波長多重信号光を入力し、それぞれの波長を有する複数の分波信号光として出力する。

光分波器３１は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、薄膜フィルタから形成された第１〜第３の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ３と、ミラーＭ１を有する。波長選択フィルタＦ１〜Ｆ３の透過スペクトルをそれぞれ、図３の特性Ｐ１〜Ｐ３で示す。すなわち、第１の波長選択フィルタＦ１は、波長λ１，λ２の光のみを選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する特性Ｐ１を有し、第２の波長選択フィルタＦ２は、波長λ３，λ４の光のみを選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する特性Ｐ２を有する。また、第３の波長選択フィルタＦ３は、波長λ２，λ３の光のみを選択的に透過し、それ以外の波長の光を反射する特性Ｐ３を有する。

光分波器３１に入射された波長λ１〜λ４の波長多重信号光は、第１の波長選択フィルタＦ１に入射し、該波長多重信号光に含まれる波長λ１と波長λ２の信号光が多重化された第１の部分波長多重光が該フィルタＦ１を透過し、それ以外の波長の光はミラーＭ１に向けて反射され、該ミラーＭ１によってさらに反射された光は、第２の波長選択フィルタＦ２に入射し、波長λ３と波長λ４の信号光が多重化された第２の部分波長多重光が該フィルタＦ２を透過する。本実施形態の場合、第２の波長選択フィルタＦ２は全ての波長の光を透過するフィルタであってもよい。

また、第１の波長選択フィルタＦ１を透過した第１の部分波長多重光は、第３の波長選択フィルタＦ３に入射し、該フィルタＦ３によって、波長λ１の単一波長信号光が下方に反射され、波長λ２の単一波長信号光が透過され、それぞれ光分波器３１から出射される。一方、第２の波長選択フィルタＦ２を透過した第２の部分波長多重光は、第１の波長多重光の入射位置とは異なる位置で第３の波長選択フィルタＦ３に入射し、該フィルタＦ３によって、波長λ４の単一波長信号光が下方に反射され、波長λ３の単一波長信号光が透過され、それぞれ光分波器３１から出射される。

このように、分波器３１では、当該分波器３１に入射する波長多重信号光に含まれる波長数より少ない数のフィルタで、波長多重信号光を分波しているので、分波器３１の小型化が可能である。さらに、光分波器３１によって分波される分波信号光の光路長の差を小さくすることができる。

光分波器３１についてさらに説明する。光分波器３１は、台形ブロック３１ａ、平行四辺形ブロック３１ｂ、台形ブロック３１ｃ及び長方形ブロック３１ｄを有する。台形ブロック３１ａと平行四辺形ブロック３１ｂとの境界であって、平行四辺形ブロック３１ｂの面３１ｅにミラーＭ１を有し、平行四辺形ブロック３１ｂと台形ブロック３１ｃとの境界面３１ｆに第１及び第２の波長選択フィルタＦ１，Ｆ２を有する。面３１ｅ，３１ｆは、入射光の光軸方向に対して所定の角度傾斜している。

長方形ブロック３１ｄは、断面が三角柱形のブロックを二つ接着したものであり、二つのブロックの境界面３１ｇに第３の波長選択フィルタＦ３を有する。この境界面３１ｇは、第３の波長選択フィルタＦ３を透過した光と反射された光の光軸がほぼ直角を為すように、入射光の光軸方向に対して４５度傾斜している。第３の波長選択フィルタＦ３は、図２（Ａ）のように境界面３１ｇの全面にわたって設ける必要はなく、後段の受光素子に入射される光を受ける部分のみに設けてもよい。
ブロック３１ｄの変形として、断面が三角形のブロック単独でも、上記機能を有することができる。すなわち、三角形のブロックの斜面に第３の波長選択フィルタＦ３を搭載し、９０°の角度を挟む一辺から入射した光をこの波長選択フィルタＦ３で透過、または反射させることができる。

これら台形ブロック３１ａ、平行四辺形ブロック３１ｂ、台形ブロック３１ｃ、長方形ブロック３１ｄ、ミラーＭ１、第１〜第３の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ３を一体に形成したものが、光分波器３１である。台形ブロック３１ａと平行四辺形ブロック３１ｂとが入射部３２に相当し、また、台形ブロック３１ｃと長方形ブロック３１ｄとが本発明の出射部３３に相当する。また、波長選択フィルタＦ１、Ｆ２が第１群の波長選択フィルタを構成し、１段１組の波長選択フィルタＦ３が第２群の波長選択フィルタを構成する。

このように、光受信モジュール１は、波長が異なる複数の単一波長信号光が多重化された波長多重信号光を受光して、個別の単一波長信号光に分波する光分波器３１を備え、これら個別の単一波長信号光それぞれに対応する複数の電気信号に変換して出力する。本発明に係る光分波器３１は、波長が異なると共に波長が互いに隣接する二つの単一波長λ１，λ２が多重化された第１の部分波長多重光と、該第１の部分波長多重光とは波長が異なると共に波長が互いに隣接する二つの単一波長λ３，λ４が多重化された第２の部分波長多重光と、を含む波長多重信号光が入射し、第１の部分波長多重光を透過するとともに、第１の部分波長多重光以外を反射する第１の波長選択フィルタＦ１と、該第１の波長選択フィルタＦ１に反射された光が入射し、第２の部分波長多重光を透過する第２の波長選択フィルタＦ２と、を含む入射部３２と、第１の波長選択フィルタＦ１を透過した第１の部分波長多重光と第２の波長選択フィルタＦ２を透過した第２の部分波長多重光とが異なる位置に入射し、該入射した信号光を複数の単一波長信号光に分離して出射する出射部３３とを、有し、出射部３３は、入射光のうち、第１の部分波長多重光及び第２の部分波長多重光を構成する単一波長信号光であって最も波長の短い単一波長信号光λ１と最も波長の長い単一波長信号光λ４とを透過または反射し、それ以外の波長の信号光を反射または透過する第３の波長選択フィルタＦ３を含む。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、光分波器の別の例を説明する図であり、図４（Ａ）は上面図、図４（Ｂ）は側面図である。

光分波器４０は、波長λ１〜λ８（λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５＜λ６＜λ７＜λ８）の単一波長信号光が波長多重化された波長多重信号光を入射し、個別の分波信号光に分波する。

光分波器４０は、波長λ１〜λ８のうち波長λ１〜λ４の単一波長多重光を分波する第１〜第３の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ３とミラーＭ２を有し、また、波長λ５〜λ８の単一波長多重光を分波する光分波器Ｆ４〜Ｆ６をさらに有する。言い換えると、光分波器４０は、波長λ５〜λ８の単一波長多重光を分波するために、第１〜第３の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ３と同様な透過／反射特性を有する第４〜第６の波長選択フィルタＦ４〜Ｆ６を有する。

具体的には、第４の波長選択フィルタＦ４は、波長λ５，λ６の光を選択的に透過し、その他の波長の光を反射する。第５の波長選択フィルタＦ５は、波長λ７，λ８の光を選択的に透過し、その他の波長の光を反射する。第６の波長選択フィルタＦ６は、波長λ６，λ７の光を選択的に透過し、その他の波長の光を反射する。

波長選択フィルタＦ１〜Ｆ６を有する光分波器４０に入射した波長λ１〜λ８の単一波長信号光を含む波長多重信号光は、波長λ１〜λ４の単一波長信号光については既に説明した光分波器３１と同様に分波される。ただし、第２の波長選択フィルタＦ２で反射された波長λ５〜λ８の単一波長信号光を含む光は再度ミラーＭ２に向かい、該ミラーＭ２によってさらに反射されて第４の波長選択フィルタＦ４に入射し、波長λ５と波長λ６の単一波長信号光が多重化された第３の部分波長多重光が該フィルタＦ４を透過する。その他の単一波長信号光はミラーＭ２に向い該ミラーＭ２によってさらに反射されて第５の波長選択フィルタＦ５に入射し、波長λ７と波長λ８の信号光が多重化された第４の部分波長多重光が該フィルタＦ５を透過する。

また、第４の波長選択フィルタＦ４を透過した第３の部分波長多重光は、第６の波長選択フィルタＦ６に入射し、該フィルタＦ６によって、波長λ５の単一波長信号光が下方に反射され、波長λ６の単一波長信号光が後方に透過される。一方、第５の波長選択フィルタＦ５を透過した第４の部分波長多重光は、第３の部分波長多重光の入射位置とは異なる位置で第６の波長選択フィルタＦ６に入射し、該フィルタＦ６によって、波長λ８の単一波長信号光が下方に反射され、波長λ７の単一波長信号光が後方に透過される。

光分波器４０は、台形ブロック４０ａ、平行四辺形ブロック４０ｂ、台形ブロック４０ｃ及び長方形ブロック４０ｄを有する。また、平行四辺形ブロック４０ｂの台形ブロック４０ａとの境界面４０ｅにミラーＭ２が搭載され、平行四辺形ブロック４０ｂの他方の台形ブロック４０ｃの境界面４０ｆに第１、第２、第４、第５の波長選択フィルタＦ１，Ｆ２，Ｆ４，Ｆ５が搭載される。これら二つの境界面４０ｅ，４０ｆは、入射光の光軸方向に対して所定の角度傾斜している。

長方形ブロック４０ｄは、断面が三角柱形のブロックを二つ接着したものであり、これら二つのブロックの境界面４０ｇに第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６を有する。この境界面４０ｇは、第３および第６の波長選択フィルタＦ３、を透過した光と反射された光の光軸がほぼ直角を為すように入射光の光軸方向に対して４５度傾斜している。また、第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６は、境界面４０ｇの全面に渡って設ける必要はなく、後段の受光素子に入射される光を受ける部分のみに設けてもよい。さらに、ブロック３１ｄと同様にブロック４０ｄについては、断面が三角形のブロック単独でも同様の機能を実現することができる。三角形のブロックの斜面にそれぞれ第３、第６の波長選択フィルタＦ３、Ｆ６を設け、９０°の角度を挟む一辺から入射した光をこれら波長選択フィルタＦ３、Ｆ６でそれぞれ透過、または反射させることができる。

これら、台形ブロック４０ａ、平行四辺形ブロック４０ｂ、台形ブロック４０ｃ、長方形ブロック４０ｄ、ミラーＭ２、第１〜第６の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ６を一体にしたものが、光分波器４０である。台形ブロック４０ａと平行四辺形ブロック４０ｂとが入射部４１に相当し、台形ブロック４０ｃと長方形ブロック４０ｄとが出射部４２に相当する。さらに、波長選択フィルタＦ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５が第１群の波長選択フィルタを、１段１組の波長選択フィルタＦ３と１段１組の波長選択フィルタＦ６とが第２群の波長選択フィルタを、それぞれ構成する。

図５は、本発明に係る光受信モジュールの他の例を側方から見た断面図であり、図６は、図５に示す光受信モジュールに搭載された光分波器を説明する図である。図５の光受信モジュール２は、図１の光受信モジュール１のパッケージ２０とは異なるパッケージ５０を備える。

パッケージ５０には、複数の第２のレンズ５１ａ、第１群の受光素子５２、複数の第３のレンズ５１ｂ及び第２群の受光素子５３を有する。複数の第２のレンズ５１ａ及び第１群の受光素子５２についても底壁２２に実装されている。第２のレンズ５１ａと第３のレンズ５１ｂは、レンズ部材５１として集積化されている。

光分波器６０は波長λ１〜λ８の単一波長信号光を含む波長多重信号光を受光し、個別の分波信号光に分波する。ただし、第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６の後方に、反射面６０ｂを有し、第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６を透過した波長λ２，λ３，λ６，λ７の単一波長信号光についても、反射面（境界面）６０ｂで反射されて、光分波器６０から下方に向けて出射され、複数の第２のレンズ５１ａを介して第１群の受光素子５２で受光される。

光分波器６０は、台形ブロック４０ａ、平行四辺形ブロック４０ｂ及び台形ブロック４０ｃを有し、長方形ブロック６０ａをさらに有する。長方形ブロック６０ａは、三角柱形のブロック二つを接着したものであり、その境界面４０ｇに第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６を搭載する。他方の境界面６０ｂが反射面として機能する。境界面６０ｂは、第３及び第６の波長選択フィルタＦ３，Ｆ６を透過した光が下方に向けて反射されるように、分波信号光の光軸方向に対して４５度傾斜している。

台形ブロック４０ａ、平行四辺形ブロック４０ｂ、台形ブロック４０ｃ、長方形ブロック６０ａ、ミラーＭ２、第１〜第６の波長選択フィルタＦ１〜Ｆ６を一体にしたものが光分波器６０である。台形ブロック４０ｃと長方ブロック６０ａとが出射部６１に相当する。

図７（Ａ）、（Ｂ）は、光分波器の別の例を説明する図であり、図７（Ａ）は上面図、図７（Ｂ）は側面図である。光分波器７０は、波長λ１〜λ８の単一波長信号光が波長多重化された波長多重信号光を入射し、それぞれ個別の分波信号光に分波するものであり、第１〜第５の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ１５と、ミラーＭ３を有する。

第１の波長選択フィルタＦ１１は、波長λ１〜λ４の光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第２の波長選択フィルタＦ１２は、波長λ５〜λ８の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。また、第３の波長選択フィルタＦ１３は、波長λ２〜λ７の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第４の波長選択フィルタＦ１４は、波長λ３〜λ６の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第５の波長選択フィルタＦ１５は、波長λ４，λ５の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。

既に説明した光分波器３１に形成された第３の波長選択フィルタＦ３は、当該フィルタＦ３に入射する単一波長信号光のうち、第１の波長選択フィルタＦ１を透過した第１の部分波長多重光と第２の波長選択フィルタを透過した第２の部分波長多重光に含まれる複数の単一波長信号光のうち最も波長の短い単一波長信号光と最も波長の長い単一波長信号光を透過し、残余の単一波長信号光を反射する。それに対し、光分波器７０は、第３の波長選択フィルタＦ３と同様な機能を備える第３〜第５の波長選択フィルタＦ１３〜Ｆ１５を複数個直列に設けることで、第１及び第２の波長選択フィルタＦ１１，Ｆ１２を透過した複数の単一波長信号光を分波する。

光分波器７０に入射した波長λ１〜λ８の単一波長信号光を含む波長多重信号光は、第１の波長選択フィルタＦ１１に入射し、該波長多重信号光に含まれる波長λ１〜λ４の単一波長信号光が多重化された第１の部分波長多重光がこのフィルタＦ１１を透過し、その他の波長の単一波長信号光はミラーＭ３に向かい、該ミラーＭ３によってさらに反射され、第２の波長選択フィルタＦ１２に入射し、波長λ５〜λ８の単一波長信号光が多重化された第２の部分波長多重光が該フィルタＦ１２を透過する。

第１の波長選択フィルタＦ１１を透過した第１の部分波長多重光と第２の波長選択フィルタＦ１２を透過した第２の部分波長多重光は、第３の波長選択フィルタＦ１３の異なる位置にそれぞれ入射する。そして、該フィルタＦ１３によって、第１の部分波長多重光および第２の部分波長多重光のうち、最短波長である波長λ１の単一波長信号光及び最長波長である波長λ８の単一波長信号光が下方にむけて反射され、波長λ２〜λ４の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ５〜λ７の単一波長信号光を含む部分波長多重光が後方に透過する。

第３の波長選択フィルタＦ１３を透過したλ２〜λ４の部分波長多重光と波長λ５〜λ７の部分波長多重光は、第４の波長選択フィルタＦ１４の異なる位置にそれぞれ入射し、このフィルタＦ１４によって、最短波長である波長λ２の単一波長信号光及び同最長波長である波長λ７の単一波長信号光が下方にむけて反射され、波長λ３，λ４の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ５，λ６の単一波長信号光を含む部分波長多重光が後方に透過される。

第４の波長選択フィルタＦ１４を透過したλ３，λ４の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ５，λ６の単一波長信号光を含む部分波長多重光は、第５の波長選択フィルタＦ１５の異なる位置に入射する。そしてフィルタＦ１５によって、入射光のうちの最短波長である波長λ３の単一波長信号光及び最長波長である波長λ６の単一波長信号光が下方にむけて反射され、波長λ４の単一波長信号光と波長λ５の単一波長信号光が後方に透過される。

光分波器７０は、台形ブロック７０ａ、平行四辺形ブロック７０ｂ、台形ブロック７０ｃ及び長方形ブロック７０ｄを有する。また、平行四辺形ブロック７０ｂの台形ブロック７０ａに対する境界面７０ｅにミラーＭ３を有し、平行四辺形ブロック７０ｂの台形ブロック７０ｃに対する境界面７０ｆに第１及び第２の波長選択フィルタＦ１１，Ｆ１２を有する。これら境界面７０ｅ，７０ｆは、入射光の光軸方向に対して所定の角度傾斜している。

長方形ブロック７０ｄは、断面が三角柱形のブロック二つを接着したものであり、ブロックの境界面７０ｇ〜７０ｉに第３〜第５の波長選択フィルタＦ１３〜Ｆ１５を有する。境界面７０ｇ〜７０ｉは入射光の光軸方向に対して４５度傾斜しているのは先の例と同様である。

上述の台形ブロック７０ａ、平行四辺形ブロック７０ｂ、台形ブロック７０ｃ、長方形ブロック７０ｄ、ミラーＭ３、第１〜第５の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ１５が一体に形成されたものが、分波器７０である。台形ブロック７０ａと平行四辺形ブロック７０ｂが入射部７１に相当し、また、台形ブロック７０ｃと長方形ブロック７０ｄが出射部７２に相当する。さらに、波長選択フィルタＦ１１、Ｆ１２、が第１群の波長選択フィルタを、３段１組の波長選択フィルタＦ１３、Ｆ１４、Ｆ１５が第２群の波長選択フィルタを、それぞれ構成する。

図８（Ａ）、（Ｂ）は、光分波器のさらに別の例を説明する図であり、図８（Ａ）は上面図、図８（Ｂ）は側面図である。

光分波器８０は、波長λ１〜λ１６（λ１＜λ２＜λ３＜λ４＜λ５＜λ６＜λ７＜λ８＜λ９＜λ１０＜λ１１＜λ１２＜λ１３＜λ１４＜λ１５＜λ１６）の単一波長信号光が多重化された波長多重信号光を入力し、個別の波長の分波信号光に分波する。

光分波器８０は、波長λ１〜λ１６のうち波長λ１〜λ８の単一波長信号光を含む部分波長多重光を得るために第１〜第５の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ１５とミラーＭ４を有し、波長λ９〜λ１６の単一波長信号光を含む部分波長多重光を得るために、光分波器７０と類似した光分波器をさらに有する。すなわち、光分波器８０は、波長λ９〜λ１６の単一波長信号光を含む部分波長多重光を分波するために、第１〜第５の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ１５と同様な透過／反射スペクトルを示す第６〜第１０の波長選択フィルタＦ１６〜Ｆ２０を有する。

具体的には、第６の波長選択フィルタＦ１６は、波長λ９〜λ１２の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第７の波長選択フィルタＦ１７は、波長λ１３〜λ１６の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第８の波長選択フィルタＦ１８は、波長λ１０〜λ１５の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の単一波長信号光を反射する。第９の波長選択フィルタＦ１９は、波長λ１１〜λ１４の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の光を反射する。第１０の波長選択フィルタＦ２０は、波長λ１２，λ１３の単一波長信号光を選択的に透過し、その他の波長の光を反射する。

光分波器８０に入射した波長λ１〜λ１６の単一波長信号光のうち、波長λ１〜λ８の単一波長信号光については光分波器７０の場合と同様に分波される。ただし、第２の波長選択フィルタＦ１２で反射された波長λ９〜λ１６の単一波長信号光を含む波長多重光はミラーＭ４に向かい、該ミラーＭ４によってさらに反射され、第６の波長選択フィルタＦ１６に入射し、波長λ９〜λ１２の単一波長信号光が多重化された第３の部分波長多重光が該フィルタＦ１６を透過し、その他の波長の単一波長信号光はミラーＭ４に向かう。該ミラーＭ４によってさらに反射され第７の波長選択フィルタＦ１７に入射した波長λ１３〜λ１６の単一波長信号光が多重化された第４の部分波長多重光が該フィルタＦ１７を透過する。

第６の波長選択フィルタＦ１６を透過した第３の部分波長多重光と第７の波長選択フィルタＦ１７を透過した第４の部分波長多重光は、第８の波長選択フィルタＦ１８の異なる位置にそれぞれ入射する。そして、このフィルタＦ１８によって、最短波長である波長λ９の単一波長信号光及び最長波長である波長λ１６の単一波長信号光が下方に反射され、残余の波長λ１０〜λ１２の単一波長信号光を含む部分波長多重光と、波長λ１３〜λ１５の単一波長信号光を含む部分波長多重光が後方に透過される。第８の波長選択フィルタＦ１８を透過したλ１０〜λ１２の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ１３〜λ１５の単一波長信号光を含む部分波長多重光は、第９の波長選択フィルタＦ１９の異なる位置にそれぞれ入射する。そして、該フィルタＦ１９によって、最短波長である波長λ１０の単一波長信号光及び最長波長である波長λ１５が下方に反射される。波長λ１１，λ１２の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ１３，λ１４の単一波長信号光を含む部分波長多重光が後方に透過される。

第９の波長選択フィルタＦ１９を透過したλ１１，λ１２の単一波長信号光を含む部分波長多重光と波長λ１３，λ１４の単一波長信号光を含む部分波長多重光は、第１０の波長選択フィルタＦ２０の異なる位置にそれぞれ入射する。該フィルタＦ２０によって、最短波長である波長λ１１の単一波長信号光及び最長波長であるλ１４の単一波長信号光が下方に反射され、波長λ１２の単一波長信号光と波長λ１３の単一波長信号光が後方に透過される。

光分波器８０は、台形ブロック８０ａ、平行四辺形ブロック８０ｂ、台形ブロック８０ｃ及び長方形ブロック８０ｄを有する。また、光分波器８０は、平行四辺形ブロック８０ｂの台形ブロック８０ａに対する境界面８０ｅにミラーＭ４を有し、平行四辺形ブロック８０ｂの他方の台形ブロック８０ｃとの境界面８０ｆに第１、第２、第６、第７の波長選択フィルタＦ１１，Ｆ１２，Ｆ１６，Ｆ１７を有する。境界面８０ｅ，８０ｆは、入射光の光軸方向に対して所定の角度傾斜している。

長方形ブロック８０ｄは、断面が三角形のブロック二つを接着したものであり、ブロックの境界面８０ｇ〜８０ｉに第３〜第５及び第８〜第１０の波長選択フィルタＦ１３〜Ｆ１５，Ｆ１８〜Ｆ２０を有する。なお、境界面８０ｇ〜８０ｉは、入射光の光軸方向に対して４５度傾斜している。

上述の台形ブロック８０ａ、平行四辺形ブロック８０ｂ、台形ブロック８０ｃ、長方形ブロック８０ｄ、ミラーＭ４、第１〜第１０の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ２０を一体にしたものが、光分波器８０である。台形ブロック８０ａと平行四辺形ブロック８０ｂとが入射部８１に相当し、また、台形ブロック８０ｃと長方形ブロック８０ｄが出射部８２に相当する。さらに、波長選択フィルタＦ１１、Ｆ１２、Ｆ１６，Ｆ１７が第１群の波長選択フィルタを、３段１組の波長選択フィルタＦ１３、Ｆ１４、１５と３段１組の波長選択フィルタＦ１８、Ｆ１９，Ｆ２０の計３段２組の波長選択フィルタが第２群の波長選択フィルタを、それぞれ構成する。

図９（Ａ）、（Ｂ）は、光分波器のさらに別の例を説明する図で、図９（Ａ）は上面図、図９（Ｂ）は側面図である。光分波器９０は、光分波器８０と同様に、波長λ１〜λ１６の波長多重信号光を入力し、それぞれの波長を個別に有する分波信号光に分波する。ただし、第５及び第１０の波長選択フィルタＦ１５，Ｆ２０の後方に傾斜面９０ｂを有し、第５及び第１０の波長選択フィルタＦ１５，Ｆ２０を透過した波長λ４，λ５，λ１２，λ１３の分波信号光も、傾斜面９０ｂで反射され下方に向かい、底壁２２に搭載された受光素子群で受光される。

光分波器９０は、光分波器８０の台形ブロック８０ａ、平行四辺形ブロック８０ｂ及び台形ブロック８０ｃに加えて、長方形ブロック９０ａをさらに有する。長方形ブロック９０ａは、断面が三角形のブロック二体を接着したものであり、二つのブロックの境界面９０ｂは入射光の光軸方向に対して４５度傾斜しており、第５および第１０の波長選択フィルタＦ１６、Ｆ２０を透過した光が下方に向けて反射される。

台形ブロック８０ａ、平行四辺形ブロック８０ｂ、台形ブロック８０ｃ、長方形ブロック９０ａ、ミラーＭ４、第１〜第１０の波長選択フィルタＦ１１〜Ｆ２０を一体としたものが、光分波器９０である。台形ブロック８０ｃと長方形ブロック９０ａとが出射部９１に相当する。

本発明に係る光分波器の構成を一般的に説明する。本発明に係る光分波器は、
（１）第１群の波長選択フィルタと、第２群の波長選択フィルタを有する。
（２）第１群の波長選択フィルタは、互いに波長の異なるｎ本（ｎは偶数）の単一波長信号光を含む波長多重信号光を受光し、この波長多重信号光をそれぞれ波長の連続したｍ本（ｍはｎの約数）の単一波長信号光を含むｎ／ｍ本の部分波長多重光に分離している。
（３）第２群の波長選択フィルタは、１段または複数段からなる１組または複数組の波長選択フィルタから構成されている。
（４）第２群の各組の波長選択フィルタは、連続した波長を含む２本の部分波長多重光を異なる位置で受光し、受光した２本の部分波長多重光に含まれる単一波長信号光のうち、最長の波長と最短の波長を有する２本の単一波長信号光を分離してそれぞれ第１の方向に出力し、残余の波長の単一波長信号光を有する２本の部分波長多重光を第１の方向とは直交する方向に出力する。
（５）第２群の波長選択フィルタの前段の波長選択フィルタから出力された残余の波長の単一波長信号光を有する２本の部分波長多重光は、後段の波長選択フィルタに入力される。
（６）第２群の波長選択フィルタの段数と組数とは、段数が（ｍ−１）段、組数ｋが（ｋ＝ｎ／（２×ｍ））組となっている。

上記の一般的な関係を各実施形態に当てはめると次のとおりとなる。
図２に示す光分波器３１では、ｎ＝４、数ｍ＝２、部分波長多重光数２本、２段、１組となり、図４に示す光分波器４０および図６に示す光分波器６０では、ｎ＝８、ｍ＝２、部分波長多重光数４本、１段、２組となり、図７に示す光分波器７０では、ｎ＝８、ｍ＝４、部分波長多重光数２本、３段、１組となり、図８に示す光分波器８０および図９に示す光分波器９０では、ｎ＝１６、ｍ＝４、部分波長多重光数４本、３段、２組となる。

そして、第１の方向の先に（ｎ／ｍ）個の受光素子を配置し、第ｉ群の波長選択フィルタで分岐された（ｎ／ｍ）本の波長の単一波長光を受信させ電気信号に変換する。この系により全ｎ個の受光素子をｍ×（ｎ／ｍ）のアレイ状に配置することが可能となる。

上述の実施の形態に係る光分波器（３１、４０、６０、７０、８０、９０）においては、入射部（３２，４１、７１、８１）として台形ブロック（３１ａ、４０ａ、７０ａ、８０ａ）と平行四辺形ブロック（３１ｂ、４０ｂ、７０ｂ、８０ｂ）をともに備える構成を説明した。しかしながら、本発明に係る光分波器ではかならずしも入力側台形ブロックを備える必要はない。平行四辺形ブロックの一面にミラー（Ｍ１〜Ｍ４）を備えるのみの構成も可能である。

１，２…受信モジュール、１０…光結合部、１１…スリーブ、１２…スタブ、１３…ジョイントスリーブ、１４…ホルダ、１５…第１のレンズ、１６…ブッシュ、１７…光学窓、２０，５０…パッケージ、２１…筐体、２２…底壁、２３…支持部材、２８…プリアンプ回路、２９…端子部、３０…蓋体、３１，４０，６０，７０，８０，９０…光分波器、３２，４１，７１，８１…入射部、３３，４２，６１，７２，８２，９１…出射部、Ｆ１〜Ｆ６，Ｆ１１〜Ｆ２０…第１〜第１０の薄膜フィルタ、Ｍ１〜Ｍ４…ミラー。

Claims (4)

1. 互いに波長の異なるｎ本（ｎは偶数）の単一波長信号光を含む波長多重信号光を受信し、ｎ本の前記単一波長信号光それぞれに対応するｎ本の電気信号を出力する光受信モジュールであって、
   該波長多重信号光をｎ本の前記単一波長信号光に分離する光分波器と、
   ｎ本の前記単一波長信号光それぞれを受信してｎ本の前記電気信号として出力するｎ個の受光素子を含み、
   前記光分波器は、第１群の波長選択フィルタと、第２群の波長選択フィルタを有し、
   前記第１群の波長選択フィルタは、前記波長多重信号光を受光し、該波長多重信号光をそれぞれ波長の連続したｍ本（ｍはｎの約数）の単一波長信号光を含むｎ／ｍ本の部分波長多重光に分離し、
   前記第２群の波長選択フィルタは、連続した波長を含む２本の前記部分波長多重光を異なる位置で受光する、（ｍ−１）段からなるｋ（ｋ＝ｎ／（２×ｍ））組の波長選択フィルタから構成され、
   前記第２群の波長選択フィルタを構成する各組の前記波長選択フィルタは、受光した２本の前記部分波長多重光に含まれる単一波長信号光のうち、最長の波長と最短の波長を有する２本の単一波長信号光を分離してそれぞれ第１の方向に出力し、残余の波長の単一波長信号光を有する２本の部分波長多重光を前記第１の方向とは直交する方向に出力し、後段の前記波長選択フィルタに順次出力する、光受信モジュール。
2. 前記第２群の波長選択フィルタの最終段から出力された前記第１の方向とは直交する方向に出力された残余の波長の単一波長信号光を、前記第１の方向に向けて反射する反射面を有する、請求項１に記載の光受信モジュール。
3. 前記光受信モジュールは、前記光分波器と前記ｎ個の光受光素子を収納する箱型の筐体をさらに含み、
   前記波長多重信号光は該筐体の一側面から入射し、前記第１群の波長選択フィルタと前記第２群の波長選択フィルタは、前記筐体の底面に平行にかつ、前記一側面から順に配置されており、ｎ個の前記受光素子は前記底面に配置されている、請求項２に記載の光受信モジュール。
4. ｎ個の前記受光素子が、ｍ×（ｎ／ｍ）のアレイ状に配列されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の光受信モジュール。

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