JP6969154B2

JP6969154B2 - 光送信器及び光受信器

Info

Publication number: JP6969154B2
Application number: JP2017097290A
Authority: JP
Inventors: 孝二大坪
Original assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Current assignee: Fujitsu Optical Components Ltd
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: US10411823B2; JP2018194648A; US20180337744A1

Description

本発明は、光送信器及び光受信器に関する。

光通信分野において、多量の情報を伝達するための手段として複数の波長の光信号を１本の光ファイバで伝送する波長多重分割(Wavelength Division Multiplex、WDM)方式が採用されている。100Gbpsイーサネット(100GE)では、１波当たり25.8Gbpsの情報を伝達可能な４つの光信号を１本の光ファイバで伝達するように規格化されているが、近年、100GEを超える通信規格が規格化されている。例えば、400Gbpsイーサネット(400GE)では、１波当たり25.8Gbpsの情報を伝達可能な８つの光信号を１本の光ファイバで伝達するように４レベルパルス振幅変調（4-level Pulse Amplitude Modulation: PAM4）WDM方式により規格化されている。

また、光信号を出射するレーザダイオード、レーザダイオードを駆動する駆動回路、及びレーザダイオードが出射した光信号を合波して送信光信号を出力する光合波器を有する光送信器を小型化する技術が知られている（例えば、特許文献１〜３を参照）。また、受信光信号を分波する光分波器、分波された光信号を電気信号に変換するフォトダイオード、及び変換された電気信号を増幅するトランスインピーダンスアンプを有する光受信器を小型化するの技術が知られている（例えば、特許文献４〜６を参照）。

米国特許出願公開第２０１６／１４７０１７号明細書米国特許出願公開第２０１６／２６９８０８号明細書米国特許出願公開第２０１５／０３００６１４号明細書米国特許出願公開第２０１４／３４６３２３号明細書米国特許出願公開第２０１６／０１４７０１７号明細書特開２０１６−１００３６０号公報

光通信分野において、通信速度を高速化を図ると共に、光送信器及び光受信器を更に小型化することが望まれている。

一実施形態では、光送信器及び光受信器の更なる小型化が可能が技術を提供することを目的とする。

１つの態様では、光送信器は、互いに波長が異なる信号光を出射する複数のレーザダイオードと、複数のレーザダイオードに対して第１方向に隣接して配置され、複数のレーザダイオードのそれぞれから出射される信号光を合波する光合波器とを有する。また、光送信器は、光合波器に対して第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、複数のレーザダイオードのそれぞれを駆動する駆動回路を有する。光合波器と駆動回路とは、一体化されている。

他の態様では、光受信器は、波長多重された受信信号光を複数の信号光に分波する光分波器と、光分波器に対して第１方向に隣接して配置され、分波された複数の信号光のそれぞれを電流信号に変換する複数の光電変換素子とを有する。また、光受信器は、光分波器に対して第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、光電変換素子によって変換された電流信号を電圧信号に変換し且つ増幅するトランスインピーダンスアンプを有する。光分波器とトランスインピーダンスアンプとは、一体化されている。

一実施形態では、光送信器及び光受信器の更なる小型化を図ることができる。

（ａ）は実施形態に係る光送信器に関連する光送信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光送信器の側面図である。（ａ）は実施形態に係る光受信器に関連する光受信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光受信器の側面図である。（ａ）は第１実施形態に係る光送信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光送信器の側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す光合波器の平面図である。（ａ）は第２実施形態に係る光送信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光送信器の側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す光合波器の平面図である。（ａ）は第３実施形態に係る光送信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光送信器の側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す光合波器の平面図である。（ａ）は第４実施形態に係る光送信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光送信器の側面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すレーザダイオード及び凹面鏡の部分拡大図である。（ａ）は第１実施形態に係る光受信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光受信器の側面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すトランスインピーダンスアンプの平面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す光分波器の平面図である。（ａ）は第２実施形態に係る光受信器の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す光受信器の側面図である。

以下図面を参照して、実施形態に係る光送信器及び光受信器について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

（実施形態に係る光送信器及び光受信器に関連する光送信器及び光受信器）
実施形態に係る光送信器及び光受信器について説明する前に、実施形態に係る光送信器及び光受信器に関連する光送信器及び光受信器について説明する。

図１（ａ）は実施形態に係る光送信器に関連する光送信器の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す光送信器の側面図である。

光送信器９０１は、ＬＤドライバ９１０と、４つのレーザダイオード９１１と、４つのレンズ９１２と、光合波器９１３と、レセプタクル９１４と、熱電クーラ９１５と、４つのフォトダイオード９１６とを有する。ＬＤドライバ９１０は、不図示の制御装置からの指示に基づいて、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれに電流を供給して、４つのレーザダイオード８１１のそれぞれを駆動する。４つのレーザダイオード９１１のそれぞれは、直接変調レーザ（Directly Modulated Laser、ＤＭＬ）であり、ＬＤドライバ９１０から供給される電流に応じた光出力を有する光信号を出射する。４つのレーザダイオード９１１のそれぞれは、波長が異なる光信号を出射する。

４つのレンズ９１２のそれぞれは、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれから出射される光信号を平行光にして光合波器９１３に出力する。光合波器９１３は、例えば、導波路型の光合波器であり、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれから入力される光信号を合波して送信光信号としてレセプタクル９１４に出力する。レセプタクル９１４は、レンズ９４１を有し、光合波器９１３によって合波された送信光信号を、光ファイバ等の不図示の伝送路に出力する。熱電クーラ９１５は、ＴＥＣ（Thermoelectric Cooler）とも称されるペルチェ素子であり、４つのレーザダイオード９１１の下方に配置され、不図示の電流供給装置からの電流供給に応じて、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれを冷却する。４つのフォトダイオード９１６のそれぞれは、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれに対応するように配置され、４つのレーザダイオード９１１のそれぞれが出射した光信号の光出力に応じた電流を不図示の制御装置に出力する。

光送信器９０１において、ＬＤドライバ９１０、４つのレーザダイオード９１１、４つのレンズ９１２及び光合波器９１３は、図１（ａ）及び１（ｂ）において矢印Ａで示される信号の伝送方向に沿って一列に配列される。

図２（ａ）は実施形態に係る光受信器に関連する光受信器の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す光受信器の側面図である。

光受信器９０２は、レセプタクル９２０と、光分波器９２１と、プリズム９２２と、４つのフォトダイオード９２３と、トランスインピーダンスアンプ９２４とを有する。レセプタクル９２０は、レンズ９２５を有し、光ファイバ等の不図示の伝送路から受信光信号が入力される。光分波器９２１は、例えば、導波路型の光分波器であり、レセプタクル９２０から入力される受信光信号を分波し、分波した４つの光信号をプリズム９２２に出力する。プリズム９２２は、例えば、全反射プリズムであり、光分波器９２１から入力される４つの光信号を４つのフォトダイオード９２３のそれぞれに出力する。

４つのフォトダイオード９２３のそれぞれは、プリズム９２２を介して入力される光信号を電流信号に変換する光電変換素子である。４つのフォトダイオード９２３のそれぞれは、入力される光信号の光出力に応じた電流をトランスインピーダンスアンプ９２４に出力する。トランスインピーダンスアンプ９２４は、ＴＩＡとも称され、４つのフォトダイオード９２３のそれぞれによって光信号から変換された電流信号を電圧信号に変換し且つ増幅して不図示の制御装置に出力する。

光受信器９０２において、レセプタクル９２０、光分波器９２１、４つのフォトダイオード９２３及びトランスインピーダンスアンプ９２４は、図２（ａ）及び２（ｂ）において矢印Ｂで示される信号の伝送方向に沿って一列に配列される。

光送信器９０１及び光受信器９０２は、構成素子が光信号の伝送方向に沿って一列に配列されるため、更なる小型化は容易ではない。また、例えば400GE等の通信速度の高速化が可能な規格に対応した光送信器及び光受信器では、構成素子が更に増加するため、光送信器及び光受信器を小型化することは容易ではない。

（実施形態に係る光送信器及び光受信器の概要）
実施形態に係る光送信器では、光合波器及びＬＤドライバは、複数のレーザダイオードと光合波器との隣接方向である第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され且つ一体化される。実施形態に係る光送信器は、光合波器及びＬＤドライバを複数のレーザダイオードと光合波器との隣接方向である第１方向と異なる第２方向に隣接して配置し且つ一体化することで、小型化が可能になる。

また、実施形態に係る光受信器では、光分波器及びトランスインピーダンスアンプは、光分波器とフォトダイオードとの隣接方向である第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され且つ一体化される。実施形態に係る光受信器は、光分波器及びトランスインピーダンスアンプを光分波器とフォトダイオードとの隣接方向である第１方向と異なる第２方向に隣接して配置し且つ一体化することで、小型化が可能になる。

（第１実施形態に係る光送信器の構成及び機能）
図３（ａ）は第１実施形態に係る光送信器の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す光送信器の側面図であり、図３（ｃ）は図３（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）に示す光合波器の平面図である。

光送信器１は、ＬＤドライバ１０と、４つのレーザダイオード１１と、光合波器１２と、レセプタクル１３と、熱電クーラ１４と、４つのフォトダイオード１５と、レンズ１６とを有する。ＬＤドライバ１０はシリコン基板１７の表面に形成され、光合波器１２はシリコン基板１７の裏面に形成される。ＬＤドライバ１０及び光合波器１２は、単一のシリコン基板１７の表面及び裏面にそれぞれ形成されることで一体化されている。

ＬＤドライバ１０は、不図示の制御装置からの指示に基づいて、４つのレーザダイオード１１のそれぞれに電流を供給して、４つのレーザダイオード１１のそれぞれを駆動する駆動回路である。ＬＤドライバ１０は、例えばＣＭＯＳ素子によって形成される集積回路であり、シリコン基板１７の表面に形成される。

４つのレーザダイオード１１のそれぞれは、直接変調レーザであり、ＬＤドライバ１０から供給される電流に応じた光出力を有する光信号を出射する。４つのレーザダイオード１１のそれぞれは、互いに波長が異なる光信号を出射する。例えば、４つのレーザダイオード１１のそれぞれが出射する光信号の波長は、１２９５〔ｎｍ〕、１３００〔ｎｍ〕、１３０５〔ｎｍ〕及び１３１０〔ｎｍ〕である。なお、ここでは４つのレーザダイオード１１が配置される実施形態が説明されるが、配置されるレーザダイオードの数は、８つ等の４つ以外の複数の数であってもよい。

光合波器１２は、４つのレーザダイオード１１のそれぞれから入力される光信号を合波した送信光信号を、レンズ１６を介してレセプタクル１３に出力する。光合波器１２は、４つのレーザダイオード１１に対して図３（ａ）及び３（ｂ）において矢印Ａで示される第１方向に隣接して配置される。また、光合波器１２は、ＬＤドライバ１０に対して図３（ａ）及び３（ｂ）において矢印Ａで示される第１方向に直交する矢印Ｂで示される第２方向に隣接して配置される。

光合波器１２は、導波路型の光合波器であり、シリコン基板１７の裏面に形成される。光合波器１２は、４つのレーザダイオード１１のそれぞれに対向して配置される対向面に形成される４つの入力ポート１２１と、対向面に形成される出力ポート１２２とを有する。すなわち、光合波器１２では、４つの入力ポート１２１及び１つの出力ポート１２２の双方は、４つのレーザダイオード１１に対向する対向面に形成される。

光合波器１２の入力ポート１２１のそれぞれは、対応するレーザダイオード１１のそれぞれとの間の光結合がバットジョイントになるように配置される。すなわち、光合波器１２の入力ポート１２１のそれぞれは、対応するレーザダイオード１１のそれぞれと接するように配置される。

レセプタクル１３は、例えばステンレス鋼で形成された筐体と、レンズ１３１とを有し、光合波器１２によって合波された送信光信号を、光ファイバ等の不図示の伝送路に出力する。熱電クーラ１４は、ペルチェ素子であり、４つのレーザダイオード１１の下方に配置され、不図示の電流供給装置からの電流供給に応じて、４つのレーザダイオード１１のそれぞれを冷却する。４つのフォトダイオード１５のそれぞれは、４つのレーザダイオード１１のそれぞれに対応するように配置され、４つのレーザダイオード１１のそれぞれが出射した光信号の光出力に応じた電流を不図示の制御装置に出力する。レンズ１６は、光合波器１２の出力ポート１２２に対向して配置され、光合波器１２から出力される送信光信号を平行光にしてレセプタクル１３に出力する。

（第１実施形態に係る光送信器の作用効果）
光送信器１は、ＬＤドライバ１０と光合波器１２とを同一のシリコン板上に形成して一体化することで、小型化を図ることができる。すなわち、光送信器１は、光合波器１２と４つのレーザダイオード１１との配置方向である第１方向に直交する第２方向に光合波器１２に対してＬＤドライバ１０を隣接して配置する。光送信器１は、第２方向に配置することで小型化を図ることができる。

また、光送信器１は、光合波器１２の入力ポート１２１及び出力ポート１２２は、何れもレーザダイオード１１に対向して配置される対向面に形成されるので、レンズ１６をレーザダイオード１１と並べて配置して更に小型化を図ることができる。

また、光送信器１は、ＬＤドライバ１０及び光合波器１２を単一の基板上に形成して一体化することで、更に小型化を図ることができる。

また、光送信器１は、光合波器１２の入力ポート１２１とレーザダイオード１１とが接するように配置されるので、光合波器１２の反対の面に形成されるＬＤドライバ１０とレーザダイオード１１との間を接続する電気配線の長さを短くすることができる。光送信器１は、光合波器１２の入力ポート１２１とレーザダイオード１１とが接するように配置して、されるＬＤドライバ１０とレーザダイオード１１との間を接続する電気配線の長さを短くすることで、高速動作が可能になる。

（第２実施形態に係る光送信器の構成及び機能）
図４（ａ）は第２実施形態に係る光送信器の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す光送信器の側面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、図４（ｄ）は図４（ａ）に示す光合波器の平面図である。

光送信器２は、４つのレーザダイオード２１及び４つの終端抵抗２２を４つのレーザダイオード１１の代わりに有することが光送信器１と相違する。４つのレーザダイオード２１及び４つの終端抵抗２２以外の光送信器２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信器１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

４つのレーザダイオード２１は、ＥＡ変調器とも称される電界吸収型（Electroabsorption）変調器を有する変調器集積レーザであり、不図示の制御装置から入力される変調信号に応じて変調した光信号を出射する。変調器集積レーザは、直接変調レーザに対して長距離伝送用途に用いられる。４つの終端抵抗２２のそれぞれは、５０Ωの抵抗値を有し、不図示の制御装置から入力される変調信号の反射を抑制する。４つの終端抵抗２２のそれぞれは、図４（ａ）において矢印Ｃで示される光合波器１２の対向面の延伸方向と平行な第３方向に４つのレーザダイオード２１のそれぞれと交互に配置される。

（第２実施形態に係る光送信器の作用効果）
光送信器２は、変調器集積レーザであるレーザダイオード２１を採用するので、直接変調レーザであるレーザダイオード１１を採用する光送信器１に対して長距離伝送用途に適している。

（第３実施形態に係る光送信器の構成及び機能）
図５（ａ）は第３実施形態に係る光送信器の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す光送信器の側面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）に示すＬＤドライバの平面図であり、図５（ｄ）は図５（ａ）に示す光合波器の平面図である。

光送信器３は、積層部材３０を４つの終端抵抗２２の代わりに有することが光送信器１と相違する。積層部材３０以外の光送信器２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信器１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

積層部材３０は、ＲＦ線路基板３１と、導波路基板３２と、基材３３とを有する。ＲＦ線路基板３１、導波路基板３２及び基材３３は、順次積層することにより形成されてもよく、接着剤等により接着されてもよい。

ＲＦ線路基板３１は、４つの終端抵抗２２と同様に５０Ωの抵抗値を有する４つの抵抗素子が形成される。ＲＦ線路基板３１に形成される４つの抵抗素子のそれぞれは、４つのレーザダイオード２１の終端抵抗として機能する。

導波路基板３２は、例えばガラス及び光ファイバ等の光信号を透過する部材により形成される４つの導波路を有し、４つのレーザダイオード２１のそれぞれから出射された光信号を、４つの導波路を介して光合波器１２の入力ポート１２１に入射する。導波路基板３２に形成される４つの導波路のレーザダイオード２１側の端部には、スポットサイズ変換器が形成される。導波路基板３２に形成される４つの導波路のレーザダイオード２１側の端部にスポットサイズ変換器を形成することで、レーザダイオード２１と入力ポート１２１とがレーザダイオード２１によって離隔しているにもかかわらず、集光レンズは省略される。

（第３実施形態に係る光送信器の作用効果）
光送信器３は、レーザダイオード２１を終端抵抗２２を介することなく互いに隣接するように配置することができるので、図５（ａ）において矢印Ｃで示される第３方向の長さが光送信器２よりも短くすることができる。

（第４実施形態に係る光送信器の構成及び機能）
図６（ａ）は第４実施形態に係る光送信器の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す光送信器の側面図であり、図６（ｃ）は図６（ｂ）に示すレーザダイオード及び凹面鏡の部分拡大図である。

光送信器４は、導波路型の合波器である光合波器１２の代わりに空間光学系により形成される光合波器４０が配置されることが光送信器１と相違する。また、光送信器４は、凹面鏡４５を有することが光送信器１と相違する。光合波器４０及び凹面鏡４５以外の光送信器４の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光送信器１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。なお、光送信器４では、レーザダイオード１１は、垂直共振器面発光レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER、ＶＣＳＥＬ）等の面出射するレーザであることが好ましい。

光合波器４０は、４つのフィルタ４１と、ミラー４２とを有する。４つのフィルタ４１のそれぞれは、ＬＤドライバ１０のレーザダイオード１１に対向する辺に沿って、対応するレーザダイオード１１のそれぞれに対向するように配置される。４つのフィルタ４１のそれぞれは、対応するレーザダイオード１１が出射する光信号の波長と同一の波長を有する光を透過し且つ他の光を反射するバンドパスフィルタである。

ミラー４２は、４つのフィルタ４１が配置されるＬＤドライバ１０の辺に対向する辺に沿って配置される反射素子である。ミラー４２は、４つのフィルタ４１のそれぞれを透過した光信号及び４つのフィルタ４１で反射した光信号を順次合波して、合波した４つの光信号を送信光信号として出力する合波素子として機能する。なお、光合波器４０では、送信光信号の出射方向を補正するためのミラー等、及び送信光信号を平行光にするためのレンズ等の光学素子が適宜配置されてもよい。

実線で示される第１の光信号は、第１のフィルタ４１を透過した後に、ミラー４２及び第２〜第４のフィルタ４１を順次反射して光合波器４０から出射される。破線で示される第２光信号は、第２のフィルタ４１を透過した後に、ミラー４２及び第３〜第４のフィルタ４１で順次反射して光合波器４０から出射される。一点鎖線で示される第３光信号は、第３のフィルタ４１を透過した後に、ミラー４２及び第３のフィルタ４１で順次反射して光合波器４０から出射される。二点鎖線で示される第４の光信号は、第４のフィルタ４１を透過した後に、ミラー４２で反射して光合波器４０から出射される。

凹面鏡４５は、４つのレーザダイオード１１の下方に位置し、４つのレーザダイオード１１から矢印Ｂで示される第２方向に出射された光信号の方向を矢印Ａで示される第１方向と反対方向に変更する。併せて、凹面鏡４５は、４つのレーザダイオード１１のそれぞれから出射した光信号を平行光にして光合波器４０に出力する。

（第４実施形態に係る光送信器の作用効果）
光送信器４は、光合波器４０がフィルタ４１及びミラー４２等の汎用の光学素子で形成可能であるので、製造コストを低く抑えることができる。

また、光送信器４は、レーザダイオード１１から出射した光信号を平行光にする光学素子として、レーザダイオード１１の下方に配置される凹面鏡４５を採用するので、更なる小型化が可能になる。

（第１実施形態に係る光受信器の構成及び機能）
図７（ａ）は第１実施形態に係る光受信器の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す光受信器の側面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）に示すトランスインピーダンスアンプの平面図であり、図７（ｄ）は図７（ａ）に示す光分波器の平面図である。

光受信器５は、レセプタクル５０と、レンズ５１と、光分波器５２と、プリズム５３と、４つのフォトダイオード５４と、トランスインピーダンスアンプ５５とを有する。レセプタクル５０は、例えばステンレス鋼で形成された筐体と、レンズ５０１とを有し、光ファイバ等の不図示の伝送路から受信光信号が入力される。レンズ５１は、レセプタクル５０から出力される受信光信号を平行光にして光分波器５２に出力する。

光分波器５２は、導波路型の光分波器であり、基板５６の裏面に形成される。光分波器５２は、レセプタクル５０からレンズ５１を介して入力される受信光信号を分波し、分波した４つの光信号をプリズム５３に出力する。光分波器５２は、レンズ５１に対向して配置される対向面に形成される入力ポート５２１と、４つのフォトダイオード５４のそれぞれに対向して対向面に形成される４つの出力ポート５２２とを有する。すなわち、光合波器１２では、１つの入力ポート５２１及び４つの出力ポート５２２は、何れも４つのフォトダイオード５４に対向して配置される対向面に形成される。プリズム５３は、例えば、全反射プリズムであり、光分波器５２の４つの出力ポート５２２のそれぞれから入力される光信号を４つのフォトダイオード５４のそれぞれに出力する。

４つのフォトダイオード５４のそれぞれは、プリズム５３を介して入力される光信号を電流信号に変換する光電変換素子である。４つのフォトダイオード５４のそれぞれは、入力される光信号の光出力に応じた電流をトランスインピーダンスアンプ５５に出力する。

トランスインピーダンスアンプ５５は、ＴＩＡとも称される基板５６に形成される集積回路であり、４つのフォトダイオード５４のそれぞれによって光信号から変換された電流信号を電圧信号に変換し且つ増幅して不図示の制御装置に出力する。

（第１実施形態に係る受信器の作用効果）
光受信器５は、光分波器５２とトランスインピーダンスアンプ５５とを同一の基板上に形成して一体化することで、小型化を図ることができる。すなわち、光受信器５は、光分波器５２と４つのフォトダイオード５４との配置方向である第１方向に直交する第２方向に光分波器５２に対してトランスインピーダンスアンプ５５を隣接して配置する。光受信器５は、光分波器５２及びトランスインピーダンスアンプ５５を第２方向に配置することで小型化を図ることができる。

また、光受信器５では、光分波器５２の入力ポート５２１及び出力ポート５２２は、何れも４つのフォトダイオード５４と対向して配置される対向面に形成されるので、レンズ５１をフォトダイオード５４と並べて配置して更に小型化を図ることができる。

また、光受信器５は、光分波器５２及び４つのフォトダイオード５４を単一の基板上に形成して一体化することで、更に小型化を図ることができる。

（第２実施形態に係る光受信器の構成及び機能）
図８（ａ）は第２実施形態に係る光受信器の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す光受信器の側面図である。

光受信器６は、導波路型の合波器である光分波器５２の代わりに空間光学系により形成される光分波器６０が配置されることが光受信器５と相違する。光分波器６０以外の光受信器６の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された光受信器５の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

光分波器６０は、４つのフィルタ６１と、ミラー６２とを有する。４つのフィルタ６１のそれぞれは、対応するフォトダイオード５４のそれぞれに対向するように配置される。４つのフィルタ６１のそれぞれは、所定の波長を有する光信号を透過し、他の波長を有する光信号を反射するバンドパスフィルタである。４つのフィルタ６１のそれぞれは、透過した光信号をプリズム５３を介して、対応するフォトダイオード５４に出射する分波素子として機能する。ミラー６２は、４つのフィルタ６１のそれぞれで反射した光信号を反射して隣接フィルタ６１に出射する。なお、光分波器６０では、受信光信号の出射方向を補正するためのミラー等、及び受信光信号を平行光にするためのレンズ等の光学素子が適宜配置されてもよい。

実線で示される第１の光信号は、ミラー６２で反射した後に、第１のフィルタ６１を透過してプリズム５３を介して第１のフォトダイオード５４に入射する。破線で示される第２の光信号は、第１のフィルタ６１及びミラー６２で反射した後に、第２のフィルタ６１を透過してプリズム５３を介して第２のフォトダイオード５４に入射する。一点鎖線で示される第３の光信号は、第１及び第２のフィルタ６１及びミラー６２で反射した後に、第３のフィルタ６１を透過してプリズム５３を介して第３のフォトダイオード５４に入射する。二点鎖線で示される第４の光信号は、第１〜第３のフィルタ６１及びミラー６２で反射した後に、第４のフィルタ６１を透過してプリズム５３を介して第４のフォトダイオード５４に入射する。

（第２実施形態に係る光受信器の作用効果）
光受信器６は、光分波器６０がフィルタ６１及びミラー６２等の汎用の光学素子で形成可能であるので、製造コストを低く抑えることができる。

（実施形態に係る光送信器及び光受信器の変形例）
光送信器１〜３では、ＬＤドライバ１０及び光合波器１２はシリコン基板の表面及び裏面にそれぞれ形成されるが、実施形態に係る光送信器では、ＬＤドライバ及び光合波器は別個に作成されて接着剤で接着する等して一体化されてもよい。

また、光受信器５では、光分波器５２及びトランスインピーダンスアンプ５５は基板の表面及び裏面にそれぞれ形成される。しかしながら、実施形態に係る光受信器では、光分波器及びトランスインピーダンスアンプは別個に作成されて接着剤で接着する等して一体化されてもよい。

また、光送信器１〜４において、複数のレーザダイオードと光合波器との配置方向である第１方向と、ＬＤドライバと光合波器との配置方向である第２方向とは直交する。しかしながら、実施形態に係る光送信器では、第１方向と第２方向とは、第１方向と第２方向とは異なっていればよい。例えば、第１方向と第２方向とは、８０度以上１２０度以下であってもよい。

また、光受信器５〜６において、複数のフォトダイオードと光分波器との配置方向である第１方向と、トランスインピーダンスアンプと光分波器との配置方向である第２方向とは直交する。しかしながら、実施形態に係る光受信器では、第１方向と第２方向とは、第１方向と第２方向とは異なっていればよい。例えば、第１方向と第２方向とは、８０度以上１２０度以下であってもよい。

１〜４光送信器
５〜６光受信器
１０ＬＤドライバ（駆動回路）
１１、２１レーザダイオード
１２光合波器
１３レセプタクル
１４熱電クーラ
１５フォトダイオード
１６レンズ
５０レセプタクル
５１レンズ
５２光分波器
５３プリズム
５４フォトダイオード
５５トランスインピーダンスアンプ

Claims

互いに波長が異なる信号光を出射する複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードに対して第１方向に隣接して配置され、前記複数のレーザダイオードのそれぞれから出射される信号光を合波する光合波器と、
前記光合波器に対して前記第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、前記複数のレーザダイオードのそれぞれを駆動する駆動回路と、を有し、
前記光合波器と前記駆動回路とは、一体化され、
前記光合波器は、前記複数のレーザダイオードのそれぞれと対向して配置される対向面に形成される入力ポートと、前記対向面に形成される出力ポートと、を有し、
前記駆動回路は、基板の第１面に形成された集積回路であり、
前記光合波器は、前記基板の前記第１面の反対の第２面に形成され導波路型の合波器である、光送信器。
前記光合波器の入力ポートは、前記複数のレーザダイオードのそれぞれと接するように配置される、請求項１に記載の光送信器。
前記光合波器は、
前記複数のレーザダイオードのそれぞれに対向して配置され、対向するレーザダイオードが出射する信号光が有する波長を透過し且つ対向するレーザダイオードが出射する信号光が有する波長以外の波長を有する光信号を反射する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタのそれぞれを透過した光信号及び前記複数のフィルタで反射した光信号を順次合波して、合波した複数の光信号を送信光信号として出力する合波素子と、
を有する、請求項１に記載の光送信器。
前記複数のレーザダイオードのそれぞれから出射した光を前記複数のフィルタのそれぞれに入射する凹面鏡を更に有する、請求項３に記載の光送信器。
波長多重された受信信号光を複数の信号光に分波する光分波器と、
前記光分波器に対して第１方向に隣接して配置され、分波された前記複数の信号光のそれぞれを電流信号に変換する複数の光電変換素子と、
前記光分波器に対して前記第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、前記光電変換素子によって変換された電流信号を電圧信号に変換し且つ増幅するトランスインピーダンスアンプと、を有し、
前記光分波器と前記トランスインピーダンスアンプとは、一体化され、
前記光分波器は、前記複数の光電変換素子のそれぞれと対向して配置される対向面に形成される入力ポートと、前記対向面に形成される出力ポートと、を有し、
前記トランスインピーダンスアンプは、基板の第１面に形成された集積回路であり、
前記光分波器は、前記基板の前記第１面の反対の第２面に形成され導波路型の分波器である、光受信器。
互いに波長が異なる信号光を出射する複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードに対して第１方向に隣接して配置され、前記複数のレーザダイオードのそれぞれから出射される信号光を合波する光合波器と、
前記光合波器に対して前記第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、前記複数のレーザダイオードのそれぞれを駆動する駆動回路と、を有し、
前記光合波器と前記駆動回路とは、単一の基板上に形成して一体化され、
前記光合波器の入力ポート及び出力ポートは、何れも前記複数のレーザダイオードに対向して配置される対向面に形成され、
前記光合波器の入力ポート及び前記複数のレーザダイオードは、接するように配置されている、光送信器。
波長多重された受信信号光を複数の信号光に分波する光分波器と、
前記光分波器に対して第１方向に隣接して配置され、分波された前記複数の信号光のそれぞれを電流信号に変換する複数の光電変換素子と、
前記光分波器に対して前記第１方向と異なる第２方向に隣接して配置され、前記光電変換素子によって変換された電流信号を電圧信号に変換し且つ増幅するトランスインピーダンスアンプと、を有し、
前記光分波器と前記トランスインピーダンスアンプとは、単一の基板上に形成して一体化され、
前記光分波器の入力ポート及び出力ポートは、何れも前記複数の光電変換素子に対向して配置される対向面に形成され、
前記光分波器の出力ポート及び前記複数の光電変換素子は、接するように配置されている、光受信器。