JP6930249B2 - 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するものである。

近年、光通信量の増大に伴い、互いに波長が異なる複数の信号光成分を重畳した信号光を用いて通信を行う波長多重光通信技術が普及している。光受信モジュールにおいては、光分波器によって該信号光を複数の信号光成分に分波した後、受光素子によって各信号光成分ごとに電気信号に変換する。

特開２０１３−１２５０４５号公報

光受信モジュールにおいて、過大な光強度の信号光が入力されると、受光素子から出力された電流を増幅器（ＴＩＡ）において処理できず、受信異常が生じてしまうことがある。従って、信号光の光強度を適度に減衰するための光減衰器（Variable Optical Attenuators；ＶＯＡ）を光受信モジュール内に設けることが望まれる。一方で、この光受信モジュールにおいては、各信号光成分が、対応する受光素子によって電気信号に変換される。その際、光分波器における各波長毎の分波が精度良く行われないと、受光素子に入力される各信号光成分に対し、隣接する波長の信号光成分の光量の一部が混入し、各信号光成分間のアイソレーションが低下する。従って、信号光の受信を正確に行うことができない虞がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、光分波器における各波長毎の分波を精度良く行い、各信号光成分間のアイソレーションの低下を抑制することができる光受信モジュールを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、一実施形態に係る光受信モジュールは、互いに波長が異なる複数の信号光成分を含む信号光を受け、それぞれの信号光成分を分波して電気信号に変換する光受信モジュールであって、信号光を伝搬する光ファイバが接続されるレセプタクルと、光ファイバと光学的に結合され、信号光を複数の信号光成分に分波する光分波器と、光ファイバと光分波器との間の光路上に配置され、信号光の光強度を減衰させる光減衰器と、複数の信号光成分それぞれを電気信号に変換する複数の受光素子と、を備える。光分波器は、複数の信号光成分それぞれを選択的に透過する複数の誘電体多層膜を有する。各誘電体多層膜は、信号光の光軸と交差する第１方向を長手方向とし、信号光の光軸及び第１方向と交差する第２方向を短手方向とする平面形状を有する。光減衰器は、第１方向に移動して信号光を遮蔽するシャッタを有する。

本発明の光受信モジュールによれば、光分波器における各波長毎の分波を精度良く行い、各信号光成分間のアイソレーションの低下を抑制することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る光受信モジュールの構成を示す斜視図である。 図２は、光受信モジュールが備える本体部の内部構造を示す平面図である。 図３は、図２におけるIII−III線に沿った断面図である。 図４は、光受信モジュールの主要な構成を概略的に示す図である。 図５は、光分波器の外観を示す斜視図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、光減衰器の斜視図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、信号光の回折の様子を測定した結果を示す図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、信号光の回折の様子を測定した結果を示す図である。 図９は、誘電体多層膜の波長透過特性の一例を示すグラフである。 図１０は、誘電体多層膜の波長透過特性の一例を示すグラフである。

［本発明の実施形態の説明］
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光受信モジュールは、互いに波長が異なる複数の信号光成分を含む信号光を受け、それぞれの信号光成分を分波して電気信号に変換する光受信モジュールであって、信号光を伝搬する光ファイバが接続されるレセプタクルと、光ファイバと光学的に結合され、信号光を複数の信号光成分に分波する光分波器と、光ファイバと光分波器との間の光路上に配置され、信号光の光強度を減衰させる光減衰器と、複数の信号光成分それぞれを電気信号に変換する複数の受光素子と、を備える。光分波器は、複数の信号光成分それぞれを選択的に透過する複数の誘電体多層膜を有する。各誘電体多層膜は、信号光の光軸と交差する第１方向を長手方向とし、信号光の光軸及び第１方向と交差する第２方向を短手方向とする平面形状を有する。光減衰器は、第１方向に移動して信号光を遮蔽するシャッタを有する。

通常、誘電体多層膜には、膜間の収縮率差等の影響により曲げ応力が内在する。この応力の作用によって、誘電体多層膜自体、若しくは誘電体多層膜が形成された基材の表面が、僅かに湾曲する。特に、誘電体多層膜の縁部においてはこの湾曲が顕著となるので、入射光の光軸と誘電体多層膜の表面との成す角度が所定の角度から大きくずれる。このため、誘電体多層膜の縁部近傍では、波長毎の分波が精度良く行われないおそれが大きい。従って、光受信モジュールを組み立てる際には、信号光が誘電体多層膜の中心に入射するように、光ファイバと光分波器との相対位置を調整する。しかしながら、信号光を遮蔽する可動式のシャッタを有する光減衰器が光ファイバと光分波器との間に設けられる場合、シャッタの縁において信号光が回折し、誘電体多層膜の縁部近傍にも信号光の一部が入射することがある。それ故、波長毎の分波が精度良く行われず、各信号光成分に対して隣接する波長の信号光成分の光量の一部が混入し、各信号光成分間のアイソレーションが低下する。

このような課題に対し、上記の光受信モジュールにおいては、光減衰器のシャッタが、誘電体多層膜の長手方向である第１方向に移動する。誘電体多層膜の形状が長手方向及び短手方向を有する細長形状である場合、誘電体多層膜の中心からの距離は、誘電体多層膜の長手方向の縁部よりも、誘電体多層膜の短手方向の縁部のほうが短い。光減衰器のシャッタが誘電体多層膜の短手方向に移動すると、信号光の回折光は該短手方向に拡がるので、誘電体多層膜の縁部近傍に到達し易い。これに対し、上記の光受信モジュールのように光減衰器のシャッタが誘電体多層膜の長手方向に移動すると、信号光の回折光は該長手方向に拡がるので、誘電体多層膜の縁部近傍に到達しにくい。従って、上記の光受信モジュールによれば、光分波器における各波長毎の分波を精度良く行い、各信号光成分間のアイソレーションの低下を抑制することができる。

上記の光受信モジュールにおいて、光分波器は、互いに平行な一対の端面を有し信号光を透過する光透過部材と、光透過部材の一方の端面に設けられた光反射部とを更に有し、複数の誘電体多層膜は、光透過部材の他方の端面上において第２方向に並んでもよい。光減衰器がこのような構成を有する場合、光透過部材に信号光が入射すると、信号光が一対の端面間で反射を繰り返す間、各信号光成分が各誘電体多層膜を透過する。従って、複数の信号光成分を分光することができる。また、このように、誘電体多層膜が短手方向に沿って並ぶことにより、光透過部材のサイズを小さくすることができる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態に係る光受信モジュールの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。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及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る光受信モジュール１Ａの構成を示す斜視図である。図１は、説明を容易にするために、パッケージの蓋部を外し、パッケージの側壁の一部を破断した状態で示している。図２は、光受信モジュール１Ａが備える本体部３Ａの内部構造を示す平面図である。図３は、図２におけるIII−III線に沿った断面図である。光受信モジュール１Ａは、光トランシーバのＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub-Assembly）として用いられる。図１に示されるように、本実施形態の光受信モジュール１Ａは、レセプタクル２及び本体部３Ａを備えている。

本体部３Ａは、パッケージ１１を備えている。パッケージ１１は、略直方体状の中空容器であって、金属製の側壁１１ａと、金属製の底板１１ｂとを有する。底板１１ｂは、長方形状の平板であって、方向Ａ１及び方向Ａ１と交差（例えば直交）する方向Ａ２によって規定される平面に沿って延びている。底板１１ｂの構成材料には、銅モリブテンや銅タングステンといった金属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。側壁１１ａは、長方形の枠状を呈しており、底板１１ｂの周縁部に沿って配置されている。側壁１１ａは、方向Ａ１と交差する面に沿って延びる一対の側壁１１ａａ及び１１ａｂを含む。一対の側壁１１ａａ及び１１ａｂは、方向Ａ１に並んでいる。側壁１１ａの底板１１ｂとは反対側の開口は、図示しない蓋部によって密閉される。

レセプタクル２は、方向Ａ１に沿って延びる略円筒状の部材であって、一方の側壁１１ａａに配置されている。レセプタクル２の先端部には、信号光を伝搬する光ファイバが接続される。具体的には、レセプタクル２は、光コネクタのフェルールが挿入されるスリーブ４と、調芯可能に結合するためのジョイントスリーブ５と、本体部３Ａに固定されるホルダ６とを有する。これらのスリーブ４、ジョイントスリーブ５、及びホルダ６は、方向Ａ１に沿って延びる円筒状を呈しており、方向Ａ１に沿ってこの順に並んでいる。

方向Ａ１におけるホルダ６の一端は、側壁１１ａａの開口に設けられたブッシュ７を介して側壁１１ａａに固定される。ホルダ６の他端には、ジョイントスリーブ５を介してスリーブ４が固定される。スリーブ４内には、光ファイバのフェルールと当接するスタブが配置される。ホルダ６内には、スタブから出射された信号光を平行化（コリメート）するレンズが配置される。ブッシュ７内には、光学窓８が配置される。光ファイバから出射された信号光は、スタブを通ってレンズに達し、レンズによって平行化されたのち、光学窓８を透過してパッケージ１１の内部に取り込まれる。

本体部３Ａは、フィードスルー１３、キャリア部材１５及び１６、光分波器１７、反射器１８、レンズアレイ１９、複数の受光素子２０、プリアンプ回路２２、及び光減衰器２５を有する。これらのうちフィードスルー１３を除く各部品は、パッケージ１１内に収容されている。更に、本体部３Ａは、キャリア部材１５、キャリア部材１６、及び配線用部材２４を更に有する。

フィードスルー１３は、側壁１１ａｂに配置され、外部回路との電気接続を行う。フィードスルー１３は、例えば、複数のセラミック基板を積層して形成され、側壁１１ａｂの開口に嵌め込むような形態で組み付けられている。側壁１１ａｂの外側に位置するフィードスルー１３の部分には、外部回路との電気的な接続を行うための複数の端子１３ａ（図１を参照）が設けられている。また、側壁１１ａｂの内側に位置するフィードスルー１３の部分には、プリアンプ回路２２及び光減衰器２５と電気的な接続を行うための複数の端子が設けられている。側壁１１ａｂの内側の複数の端子と、側壁１１ａｂの外側の複数の端子１３ａとは、フィードスルー１３の内部に埋め込まれた配線によって互いに短絡している。

光減衰器２５は、光ファイバから出力された信号光の光強度を減衰させる光学部品である。光減衰器２５は、光ファイバと光分波器１７との間の信号光の光路上に配置される。光減衰器２５の減衰量は、光受信モジュール１Ａの外部から入力される電気的な制御信号により制御される。光減衰器２５は、方向Ａ１においてレセプタクル２と並んで配置されている。本実施形態では、光減衰器２５は、ＶＯＡキャリア２３を介して配線用部材２４上に搭載されている。より詳細には、配線用部材２４は、底板１１ｂ上すなわちパッケージ１１の底面上に配置され、キャリア部材１５とブッシュ７との間に配置された部分を含む。ＶＯＡキャリア２３は、板状の部材であって、一方の板面が光学窓８と対向するように、配線用部材２４の該部分の上に搭載されている。そして、光減衰器２５は、ＶＯＡキャリア２３の該板面上に固定されている。これにより、光減衰器２５は、光学窓８と光学的に結合され、光学窓８を透過する信号光を受ける。なお、光減衰器２５の詳細な構成については後に述べる。

光分波器１７は、光減衰器２５を介して光ファイバと光学的に結合されている。光分波器１７は、光減衰器２５から出力された信号光を、互いに波長が異なる複数の信号光成分に分波する。光分波器１７は、キャリア部材１６に支持されている。より詳細には、キャリア部材１６は、方向Ａ１及びＡ２により規定される平面に沿って延びる平板状の部材であって、パッケージ１１の底面と対向する平坦な裏面１６ｂと、裏面１６ｂの反対側に位置する平坦な表面１６ａとを有する。光分波器１７は、キャリア部材１６の裏面１６ｂに接着剤を介して固定されている。キャリア部材１６は、例えば酸化アルミ（アルミナ）といったセラミックにより構成されている。

キャリア部材１６は、キャリア部材１５上に配置されている。キャリア部材１５は、パッケージ１１の底面とキャリア部材１６の裏面１６ｂとの間に設けられ、キャリア部材１６の裏面１６ｂを支持する。キャリア部材１５は、キャリア部材１６の方向Ａ１に沿った両側縁を支持する一対の支柱部１５ａ，１５ｂを有する。一対の支柱部１５ａ，１５ｂは、光分波器１７を互いの間に挟んで、方向Ａ１に沿ってそれぞれ延びている。これらの一対の支柱部１５ａ，１５ｂによって、キャリア部材１６の裏面１６ｂとキャリア部材１５との間に、光分波器１７を配置するための空間が設けられる。キャリア部材１５は、キャリア部材１６と線膨張係数が近い酸化アルミ、窒化アルミ、銅モリブデン、或いは銅タングステンといった材料により構成される。

反射器１８は、キャリア部材１６の裏面１６ｂに接着剤を介して固定されている。反射器１８は、光分波器１７から出力された複数の信号光成分それぞれを反射して、複数の受光素子２０それぞれに導く。本実施形態では、複数の受光素子２０が反射器１８に対して方向Ａ１及びＡ２の双方と交差する方向（すなわちパッケージ１１の底面の法線方向）に配置されている。反射器１８は、方向Ａ１に沿って光分波器１７から到達した複数の信号光成分を、該方向に反射する。反射器１８は、例えばプリズムによって構成される。

レンズアレイ１９は、反射器１８と複数の受光素子２０との間の光路上に配置されている。レンズアレイ１９は、複数の凸レンズを有しており、複数の信号光成分それぞれを複数の受光素子２０それぞれに向けて集光する。レンズアレイ１９は、複数の受光素子２０と一体的に組み付けられて、サブマウント２６を介して底板１１ｂ上に配置される。

各受光素子２０は、対応する信号光成分を電気信号に変換する半導体素子である。各受光素子２０は、パッケージ１１の底面上に設けられたサブマウント２６の上に搭載されている。各受光素子２０は、レンズアレイ１９及び反射器１８を介して、光分波器１７と光学的に結合されている。また、各受光素子２０は、プリアンプ回路２２と電気的に接続されている。プリアンプ回路２２は、例えばトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）を含み、複数の受光素子２０とフィードスルー１３との間に配置され、各受光素子２０からの電流信号を電圧信号に変換する。プリアンプ回路２２から出力された電圧信号は、フィードスルー１３を介して光受信モジュール１Ａの外部に出力される。

ここで、光分波器１７における分光方式について説明する。図４は、光受信モジュール１Ａの主要な構成を概略的に示す図である。信号光Ｌを伝搬する光ファイバ４ａがスリーブ４に接続されると、光ファイバ４ａから信号光Ｌが入力される。信号光Ｌは、互いに波長が異なる複数の信号光成分が多重化された信号光である。ホルダ６に保持されたレンズ６ａは、光ファイバ４ａから出力される信号光Ｌを平行化する。光減衰器２５は、平行化された信号光Ｌの光強度を減衰する。

光分波器１７は、光透過部材３１と、複数（例えば４つ）の波長フィルタとしての誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄと、光反射膜３３（光反射部）とを有する。光透過部材３１は、互いに対向する一対の端面３１ａ及び３１ｂを有する。信号光Ｌは、端面３１ａ及び３１ｂのうちいずれか一方から光透過部材３１内部に入射する。端面３１ａ及び３１ｂは互いに平行であり、それらの法線は信号光Ｌの光軸に対して傾斜している。端面３１ａ上には、光反射膜３３が設けられている。端面３１ｂ上には、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄが、信号光Ｌの光軸と交差する方向に並んで設けられている。誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄそれぞれは、信号光Ｌに含まれる複数の信号光成分それぞれを選択的に透過し、他の信号光成分を反射する。光反射膜３３は、全ての波長の光を反射する。

互いに異なる波長λ_１，λ_２，λ_３，及びλ_４（λ_１＞λ_２＞λ_３＞λ_４）の各信号光成分が信号光Ｌに含まれる場合、誘電体多層膜３２ａは、波長λ_１の信号光成分Ｌ１を透過し、波長λ_２，λ_３，及びλ_４の各信号光成分を反射する。波長λ_２，λ_３，及びλ_４の各信号光成分は、光反射膜３３において反射し、誘電体多層膜３２ｂに達する。誘電体多層膜３２ｂは、波長λ_２の信号光成分Ｌ２を透過し、波長λ_３及びλ_４の各信号光成分を反射する。波長λ_３及びλ_４の各信号光成分は、光反射膜３３において再び反射し、誘電体多層膜３２ｃに達する。誘電体多層膜３２ｃは、波長λ_３の信号光成分Ｌ３を透過し、波長λ_４の信号光成分Ｌ４を反射する。信号光成分Ｌ４は、光反射膜３３において再び反射し、誘電体多層膜３２ｄに達する。誘電体多層膜３２ｄは、信号光成分Ｌ４を透過する。こうして、信号光Ｌは複数の信号光成分Ｌ１〜Ｌ４に分光される。その後、信号光成分Ｌ１〜Ｌ４は、レンズアレイ１９によって集光され、それぞれ対応する受光素子２０に達する。

図５は、光分波器１７の外観を示す斜視図である。図５に示されるように、光透過部材３１は、直方体状を呈しており、上述した端面３１ａ及び３１ｂに加えて、互いに対向する一対の側面３１ｃ及び３１ｄと、互いに対向する上面３１ｅ及び底面３１ｆとを有する。上面３１ｅはキャリア部材１６の裏面１６ｂと対向しており、接着剤等を介して裏面１６ｂに固定される。また、上述したように、端面３１ｂ上には誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄが形成されている。誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄは、信号光の光軸と交差する方向Ａ３（第１方向）を長手方向とし、信号光の光軸及び方向Ａ３と交差する方向Ａ４（第２方向）を短手方向とする平面形状を有している。すなわち、方向Ａ４における各誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの幅Ｗ１は、方向Ａ３における各誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの幅Ｗ２よりも短い。幅Ｗ１は例えば５００μｍ〜７５０μｍといった範囲内の大きさであり、幅Ｗ２は例えば１ｍｍといった大きさである。

本実施形態では、方向Ａ３は、方向Ａ１及び方向Ａ２（図１、図２参照）と直交しており、パッケージ１１の底面の法線方向（すなわちパッケージ１１の高さ方向）と一致する。また、方向Ａ４は、方向Ａ３と直交しており、方向Ａ２に対して僅かに傾斜している。光透過部材３１の端面３１ａは、方向Ａ３及び方向Ａ４に沿って規定される平面に沿っており、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄは、端面３１ａ上において方向Ａ４に沿って互いに隣接しつつ並んでいる。

図６（ａ）及び図６（ｂ）は、光減衰器２５の斜視図である。光減衰器２５は、略四角形状の板状の本体２５ａと、本体２５ａの板面上に設けられた一対の端子２５ｂ，２５ｃと、本体２５ａに形成された開口２５ｄ内に配置されたシャッタ２５ｅとを有する。シャッタ２５ｅの平面形状は、例えば円形である。シャッタ２５ｅの直径は、例えば信号光Ｌの光径に対して１倍以上２倍以下である。本体２５ａの板面は、方向Ａ２及び方向Ａ３に沿って規定される平面に沿っている。光減衰器２５は、開口２５ｄ内を信号光Ｌが通過するように配置される。一対の端子２５ｂ，２５ｃに印加される電圧に応じて発生する静電気力により、開口２５ｄ内でのシャッタ２５ｅの位置が方向Ａ３に沿って移動する。図６（ａ）は、シャッタ２５ｅの位置が信号光Ｌの光路上にない状態を示し、図６（ｂ）は、シャッタ２５ｅの位置が信号光Ｌの光路上にある状態を示す。図６（ａ）に示された状態では、信号光Ｌは減衰されることなく光減衰器２５を通過する。図６（ｂ）に示された状態では、信号光Ｌは完全に遮蔽され、減衰量は１００％となる。シャッタ２５ｅの位置は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示された各位置の間で、所望の減衰量に応じて調節される。

ＶＯＡキャリア２３の板面上には、一対の端子２５ｂ，２５ｃにそれぞれ対応する一対の配線パターンが設けられている。光減衰器２５がＶＯＡキャリア２３の板面上に固定される際、一対の端子２５ｂ，２５ｃはこれらの配線パターンにそれぞれ導電接合される。図２に示されるように、ＶＯＡキャリア２３の上面には、これらの配線パターンから引き出された一対のボンディングパッド２３ａ，２３ｂが設けられている。ボンディングパッド２３ａ，２３ｂは、配線用部材２４上の配線及びボンディングワイヤを介して、フィードスルー１３の対応する端子とそれぞれ電気的に接続される。

以上の構成を備える本実施形態の光受信モジュール１Ａによって得られる効果について説明する。前述したように、光分波器１７における各波長毎の分波が精度良く行われないと、受光素子２０に入力される各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４に対し、隣接する波長の信号光成分Ｌ１〜Ｌ４の光量の一部が混入し、各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４間のアイソレーションが低下する。従って、信号光Ｌの受信を正確に行うことができない虞がある。

通常、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄには、膜間の収縮率差等の影響により曲げ応力が内在する。この応力の作用によって、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄ自体、若しくは誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄが形成された基材の表面（本実施形態では光透過部材３１の端面３１ａ）が、僅かに湾曲する。特に、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの縁部においてはこの湾曲が顕著となるので、入射光（信号光Ｌ）の光軸と誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの表面との成す角度が所定の角度から大きくずれる。このため、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの縁部近傍では、波長毎の分波が精度良く行われないおそれが大きい。従って、光受信モジュール１Ａを組み立てる際には、信号光Ｌが誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの中心に入射するように、光ファイバ４ａと光分波器１７との相対位置を調整する。しかしながら、信号光Ｌを遮蔽する可動式のシャッタ２５ｅを有する光減衰器２５が光ファイバ４ａと光分波器１７との間に設けられる場合、シャッタ２５ｅの縁において信号光Ｌが回折し、厳密に言えば信号光Ｌは平行光ではなくなる。

図７及び図８は、信号光Ｌの回折の様子を測定した結果を示す図である。図７及び図８では、光強度が色の濃淡で示されている。また、横軸はシャッタ２５ｅの移動方向（Ｘ方向）における位置（単位：ｍｍ）を示し、縦軸はシャッタ２５ｅの移動方向と直交する方向（Ｙ方向）における位置（単位：ｍｍ）を示す。そして、図７（ａ），図７（ｂ），図８（ａ），及び図８（ｂ）は、信号光Ｌの中心軸とシャッタ２５ｅの中心点とがＸ方向にそれぞれ１５０μｍ，２００μｍ，２５０μｍ，及び３００μｍ離れている場合を示す。なお、シャッタ２５ｅの平面形状は円形であり、その直径は約３００μｍである。

図７及び図８を参照すると、信号光Ｌの中心軸とシャッタ２５ｅの中心点とが近づくに従って、信号光Ｌの回折の程度が大きくなり、Ｘ方向における信号光Ｌの光径が大きくなっていることがわかる。従って、例えば図７（ａ）に示されるような信号光Ｌが誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄに入射する際、Ｘ方向に拡がった信号光Ｌの一部が誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの縁部近傍に入射すると、波長毎の分波が精度良く行われず、各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４に対して隣接する波長の信号光成分の光量の一部が混入し、各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４間のアイソレーションが低下することとなる。

このような課題に対し、本実施形態の光受信モジュール１Ａにおいては、光減衰器２５のシャッタ２５ｅが、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの長手方向である方向Ａ３に移動する。誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの形状が長手方向及び短手方向を有する細長形状である場合、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの中心からの距離は、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの長手方向の縁部よりも、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの短手方向の縁部のほうが短い。光減衰器２５のシャッタ２５ｅが誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの短手方向に移動すると、信号光Ｌの回折光は該短手方向に拡がるので、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの縁部近傍に到達し易い。これに対し、本実施形態の光受信モジュール１Ａのように光減衰器２５のシャッタ２５ｅが誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの長手方向に移動すると、信号光Ｌの回折光は該長手方向に拡がるので、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの縁部近傍に到達しにくい。従って、本実施形態の光受信モジュール１Ａによれば、光分波器１７における各波長毎の分波を精度良く行い、各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４間のアイソレーションの低下を抑制することができる。

図９及び図１０は、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの波長透過特性の一例を示すグラフである。図９は、比較例としてシャッタ２５ｅを誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの短手方向に動作させた場合を示し、図１０は、シャッタ２５ｅを誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの長手方向に動作させる本実施形態の場合を示す。図９及び図１０において、横軸は波長（単位：ｎｍ）を示し、縦軸は受光感度（Responsivity、単位：Ａ／Ｗ）を示す。また、図９及び図１０において、グラフＧ１１〜Ｇ１４はそれぞれ誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの波長透過特性を示す。実線のグラフはＰ偏光の場合であり、破線のグラフはＳ偏光の場合である。帯域Ｄ１〜Ｄ４はそれぞれ信号光成分Ｌ１〜Ｌ４の波長帯域を示す。なお、シャッタ２５ｅとしては直径約３００μｍの円形状のものを用い、信号光Ｌの光径は２５０μｍであった。

図９に示されるように、シャッタ２５ｅを誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの短手方向に動作させる比較例においては、信号光成分Ｌ２，Ｌ３の波長帯域Ｄ２，Ｄ３に対応するグラフＧ１２，Ｇ１３の短波長側の裾が広がり、これらに隣接する波長帯域Ｄ３，Ｄ４にそれぞれ被っている。このような裾の広がりはグラフＧ１２よりも短波長であるグラフＧ１３のほうが顕著であり、グラフには示されていないが、より短波長であるグラフＧ１４では更に顕著になっているものと推測される。なお、波長帯域Ｄ４の長波長側の端におけるグラフＧ１４とグラフＧ１３との差（アイソレーションの大きさ）Ｓ１は、１７．７ｄＢであった。なお、短波長側の裾が広がるのは、誘電体多層膜の縁部近傍においては誘電体多層膜の湾曲によって信号光Ｌの入射角が大きくなるためと推測される。

これに対し、図１０に示されるように、シャッタ２５ｅを誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの長手方向に動作させる本実施形態においては、グラフＧ１２，Ｇ１３の短波長側の裾の広がりが、図９と比較して格段に小さくなっている。そして、アイソレーションが最も小さい、波長帯域Ｄ３の長波長側の端におけるアイソレーションの大きさＳ２は、２３．５ｄＢであった。このように、本実施形態によれば、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの波長透過特性の裾の広がりを抑制し、アイソレーションの低下を抑制することができる。

また、本実施形態のように、光分波器１７は、互いに平行な一対の端面３１ａ，３１ｂを有し信号光Ｌを透過する光透過部材３１と、光透過部材３１の一方の端面３１ｂに設けられた光反射膜３３とを更に有し、複数の誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄは、光透過部材３１の他方の端面３１ａ上において方向Ａ４（すなわち誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄの短手方向）に沿って並んでもよい。図４に示したように、光減衰器２５がこのような構成を有する場合、光透過部材３１に信号光Ｌが入射すると、信号光Ｌが一対の端面３１ａ，３１ｂ間で反射を繰り返す間、各信号光成分Ｌ１〜Ｌ４が各誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄを透過する。従って、複数の信号光成分Ｌ１〜Ｌ４を分光することができる。また、このように、誘電体多層膜３２ａ〜３２ｄが短手方向に沿って並ぶことにより、光透過部材３１のサイズを小さくできるので、光受信モジュール１Ａの小型化に寄与できる。

本発明による光受信モジュールは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、光減衰器の形状は図６に示されたものに限られず、信号光を減衰可能な様々な形態の光減衰器を適用することができる。

１Ａ…光受信モジュール、２…レセプタクル、３Ａ…本体部、４…スリーブ、４ａ…光ファイバ、５…ジョイントスリーブ、６…ホルダ、６ａ…レンズ、７…ブッシュ、８…光学窓、１１…パッケージ、１１ａ…側壁、１１ｂ…底板、１３…フィードスルー、１３ａ…端子、１５…キャリア部材、１５ａ，１５ｂ…支柱部、１６…キャリア部材、１６ａ…表面、１６ｂ…裏面、１７…光分波器、１８…反射器、１９…レンズアレイ、２０…受光素子、２２…プリアンプ回路、２３…ＶＯＡキャリア、２３ａ，２３ｂ…ボンディングパッド、２４…配線用部材、２５…光減衰器、２５ａ…本体、２５ｂ，２５ｃ…端子、２５ｄ…開口、２５ｅ…シャッタ、２６…サブマウント、３１…光透過部材、３１ａ，３１ｂ…端面、３２ａ〜３２ｄ…誘電体多層膜、３３…光反射膜、Ｌ…信号光、Ｌ１〜Ｌ４…信号光成分。

Claims (2)

1. 互いに波長が異なる複数の信号光成分を含む信号光を受け、それぞれの信号光成分を分波して電気信号に変換する光受信モジュールであって、
   前記信号光を伝搬する光ファイバが接続されるレセプタクルと、
   前記光ファイバと光学的に結合され、前記信号光を前記複数の信号光成分に分波する光分波器と、
   前記光ファイバと前記光分波器との間の光路上に配置され、前記信号光の光強度を減衰させる光減衰器と、
   前記複数の信号光成分それぞれを電気信号に変換する複数の受光素子と、
   を備え、
   前記光分波器は、前記複数の信号光成分それぞれを選択的に透過する複数の誘電体多層膜を有し、各誘電体多層膜は、前記信号光の光軸と交差する第１方向を長手方向とし、前記信号光の光軸及び前記第１方向と交差する第２方向を短手方向とする平面形状を有しており、
   前記光減衰器は、前記第１方向に移動して前記信号光を遮蔽するシャッタを有する、光受信モジュール。
2. 前記光分波器は、互いに平行な一対の端面を有し前記信号光を透過する光透過部材と、前記光透過部材の一方の前記端面に設けられた光反射部とを更に有し、
   前記複数の誘電体多層膜は、前記光透過部材の他方の前記端面上において前記第２方向に並んでいる、請求項１に記載の光受信モジュール。

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