JP7091600B2 - 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、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を受光し、それぞれの信号光に対応する電気信号を出力する光受信モジュールに関する。 The present invention relates to an optical receiving module, and more particularly to an optical receiving module that receives multiplexed wavelength-multiplexed signal light in which a plurality of signal lights having different wavelengths from each other and outputs an electric signal corresponding to each signal light.
近年、通信速度の高速化が進んでおり、光トランシーバ等に用いられる光受信モジュールには40Gbpsや100Gbpsの伝送速度に対応することが求められる。このような高速伝送では、単一波長の信号光ではなく、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光が用いられることが多い。 In recent years, communication speeds have been increasing, and optical receiving modules used in optical transceivers and the like are required to support transmission speeds of 40 Gbps and 100 Gbps. In such high-speed transmission, wavelength-multiplexed signal light in which a plurality of signal lights having different wavelengths are multiplexed is often used instead of signal light having a single wavelength.
波長多重信号光を受信する場合、受光素子を1つのみ実装した光受信モジュールを光トランシーバに複数設ける構成では、光トランシーバが大型化してしまうので、小型の光トランシーバでは複数の受光素子を単一の光受信モジュールに実装して、該光受信モジュールにて波長多重信号光を受信することが行われている。 When receiving wavelength division multiplexing signal light, if the optical transceiver is provided with a plurality of optical receiving modules equipped with only one light receiving element, the optical transceiver becomes large. Therefore, in a small optical transceiver, a single light receiving element is used. It is mounted on the optical receiving module of the above, and the wavelength division multiplexing signal light is received by the optical receiving module.
波長多重信号光を受信する光受信モジュールとしては、例えば、特許文献1に開示のものがある。この光受信モジュールは、複数波長の光を有限径の光ファイバの出射端から出射する光出射部と、その光出射部の出射端から出射した光を収束させる収束レンズ部と、収束レンズ部と光反射部との間に配設され、複数波長を2つに分け、その2つに分けた一方の光を第1の波長分離部に入射させ、他方の光を第2の波長分離部に入射させる光分波部と、第1および第2の波長分離部で分波された各光をそれぞれ集光する集光レンズ部と、集光レンズで集光された光をそれぞれ受光する複数の受光素子を備えている。
As an optical receiving module that receives wavelength division multiplexing signal light, for example, there is one disclosed in
特許文献1に開示された光受信モジュールは、8チャンネルの入力信号光を入力WSF(Wavelength Selective Filter:波長選択フィルタ)により短波長側と長波長側の各4チャンネルの信号光に2分し、それぞれ入力WSFから等距離に置いた4チャンネルの光デマルチプレクサ(Optical De-Multiplexer:O-DeMuxともいう。)によって波長分別している。しかしながら、入力信号光に対する入力WSFの設置角度が大きな角度に設定されている。すなわち、入力信号光の光軸に対して、反射光の光軸がほぼ90°となるように、入力WSFを入力信号光に対してほぼ45°の入射角度となるように配置している。
The optical receiving module disclosed in
ところで、WSFの波長分別特性(フィルタの急峻性)は光の入射角に大きく依存する。WSFで一般にその波長分別特性が補償されているのは、入射角0°の光信号に対するものである。これは、WSFが誘電体多層膜から構成されているためであり、入射角が大きくなると波長分別特性が次第に劣化する。また、フィルタの急峻性を向上させるためには、フィルタを構成する誘電体多層膜の膜数を多くする必要があるが、膜数が多くなると、光の透過率が減少し、かつ、WSF自体が高価なものとなる。 By the way, the wavelength separation characteristic of WSF (the steepness of the filter) largely depends on the incident angle of light. The WSF generally compensates for its wavelength segregation characteristics for optical signals with an incident angle of 0 °. This is because the WSF is composed of a dielectric multilayer film, and the wavelength separation characteristic gradually deteriorates as the incident angle increases. Further, in order to improve the steepness of the filter, it is necessary to increase the number of dielectric multilayer films constituting the filter. However, when the number of films increases, the light transmittance decreases and the WSF itself. Will be expensive.
例えば、波長間隔20nmを規定するCWDM(Coarse Wavelength Division Multiplexing)規格では入射角を20°以内、好ましくは15°以内に設定しないと、WSFで分別された一つの波長帯に隣接波長帯の光も含まれてしまう。例えば、8チャンネルの光信号を短波長側4チャンネル(0~3チャンネル)と長波長側(4~7チャンネル)に分別する特許文献1に開示された光受信モジュールでは、短波長側の光信号に長波長側で最も短波長側に存在する第4チャンネルの光信号の一部が、長波長側の光信号に短波長側で最も長波長側に存在する第3チャンネルの光信号の一部が含まれてしまう。
For example, in the CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing) standard that defines a wavelength interval of 20 nm, if the incident angle is not set within 20 °, preferably within 15 °, light in a wavelength band adjacent to one wavelength band separated by WSF will also be emitted. Will be included. For example, in the optical receiving module disclosed in
また、光ファイバの光出力端は点光源とみなされず、有限な広がりを有する光源となるため、収束レンズ部の出力光は完全なコリメート光とはならない。そして、各波長の信号光の光路長が異なることから、各収束レンズ部の出力光のビーム径に差が生じるため、各受光素子への集光度が異なり光結合効率の差を生んでしまう。各集光レンズと受光素子をそれぞれアレイ状とすることなく、各チャンネルで別々に調芯することによって、チャンネル間の光結合効率の差を補償することは可能であるが、生産効率の低下を伴うことになる。 Further, since the optical output end of the optical fiber is not regarded as a point light source but a light source having a finite spread, the output light of the convergent lens portion is not completely collimated light. Since the optical path lengths of the signal lights of each wavelength are different, the beam diameter of the output light of each convergent lens unit is different, so that the light condensing degree to each light receiving element is different and a difference in optical coupling efficiency is generated. It is possible to compensate for the difference in optical coupling efficiency between channels by aligning each condensing lens and light receiving element separately for each channel without forming an array, but it reduces production efficiency. Will be accompanied.
8チャンネルの各信号光を受光する受光素子は、光デマルチプレクサを挟んで光デマルチプレクサの光入射側とは反対側に一列に配置されることが好ましい。8チャンネルのプリアンプを集積化したIC(集積回路)を採用する場合、4チャンネル+4チャンネル構成の2つのプリアンプICを採用する場合、あるいは、各チャンネル個別にプリアンプICを備える構成においても、電気回路部は光学部品搭載部とは別にまとめて搭載されることが望ましい。 It is preferable that the light receiving elements that receive the signal light of each of the eight channels are arranged in a row on the side opposite to the light incident side of the optical demultiplexer with the optical demultiplexer interposed therebetween. An electric circuit can be used when an IC (integrated circuit) with an integrated 8-channel preamplifier is used, when two preamplifier ICs with a 4-channel + 4-channel configuration are used, or when a preamplifier IC is provided for each channel individually. It is desirable that the parts are mounted separately from the optical component mounting parts.
本発明は、これらの実情に鑑みてなされたものであり、波長多重信号光を受信する光受信モジュールであって、波長分別特性が良好で、生産効率を下げずに、信号光の波長毎の光結合効率の差を小さくすることが可能であり、また、電気回路部をまとめて搭載可能な光受信モジュールを提供することをその目的とする。 The present invention has been made in view of these circumstances, and is an optical receiving module that receives wavelength division multiplexing signal light, has good wavelength separation characteristics, and does not reduce production efficiency for each wavelength of signal light. It is possible to reduce the difference in optical coupling efficiency, and it is an object of the present invention to provide an optical receiving module in which an electric circuit unit can be mounted together.
本発明の一態様に係る光受信モジュールは、互いに異なる波長を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を、光ファイバを介して受信し、各前記信号光に含まれる複数の信号を抽出する光受信モジュールであって、前記波長多重信号光を入力光とし、収束光を出力する第1のレンズと、前記収束光の光軸に対して20°以下の入射角度で配置され、前記収束光をそれぞれ所定の波長多重信号光を含む透過光と反射光に二分する入力波長選択フィルタと、該透過光が含む前記信号光が有する波長にしたがって、前記透過光を前記信号光それぞれに分離する第1の光デマルチプレクサと、該反射光が含む前記信号光が有する波長にしたがって、前記反射光を前記信号光それぞれに分離する第2の光デマルチプレクサと、前記第1、第2の光デマルチプレクサが分離した前記信号光をそれぞれ集光する複数の第2のレンズと、前記第1のレンズから出力される前記収束光を反射するプリズムミラーと、前記入力波長選択フィルタからの前記透過光を反射するミラーと、を備え、前記光ファイバの波長多重信号光出射端から前記第1のレンズまでの距離は、該第1のレンズの前記光ファイバ側の焦点距離よりも長く、前記第1のレンズから前記第2のレンズまでの最も短い光路長と最も長い光路長との間の距離に前記第1のレンズが出力するビームウエストを有する準コリメート光である収束光のビームウエストが配置され、前記入力波長選択フィルタは、前記プリズムミラーで反射した前記収束光を前記透過光と前記反射光に二分し、前記透過光は前記ミラーで反射されて前記第1の光デマルチプレクサに入力され、前記反射光は前記プリズムミラーで再度反射されて前記第2の光デマルチプレクサに入力され、前記第1のレンズから前記第1の光デマルチプレクサの光入射端までの光路長と前記第1のレンズから前記第2の光デマルチプレクサの光入射端までの光路長が等しく、前記第1の光デマルチプレクサの入力光の光軸と前記第2の光デマルチプレクサの入力光の光軸とが平行であり、かつ、前記第1の光デマルチプレクサ及び前記第2の光デマルチプレクサによりそれぞれに分離された信号光の光軸がすべて平行である。 The optical receiving module according to one aspect of the present invention receives wavelength-multiplexed signal light in which a plurality of signal lights having different wavelengths are multiplexed via an optical fiber, and a plurality of signals included in each of the signal lights. A first lens that uses the wavelength-multiplexed signal light as input light and outputs convergent light, and an incident angle of 20 ° or less with respect to the optical axis of the convergent light. An input wavelength selection filter that divides the convergent light into transmitted light and reflected light containing a predetermined wavelength multiplex signal light, and the transmitted light to each of the signal lights according to the wavelength of the signal light contained in the transmitted light. The first optical demultiplexer to be separated, the second optical demultiplexer to separate the reflected light into the signal light according to the wavelength of the signal light contained in the reflected light, and the first and second optical demultiplexers. A plurality of second lenses that collect the signal light separated by the optical demultiplexer, a prism mirror that reflects the convergent light output from the first lens, and the transmission from the input wavelength selection filter. A mirror that reflects light is provided, and the distance from the wavelength multiplex signal light emitting end of the optical fiber to the first lens is longer than the focal distance on the optical fiber side of the first lens, and the first lens is provided. At the distance between the shortest optical path length and the longest optical path length from the first lens to the second lens, the beam waist of convergent light, which is a quasi-colimated light having a beam waist output by the first lens, is arranged. The input wavelength selection filter divides the convergent light reflected by the prism mirror into the transmitted light and the reflected light, and the transmitted light is reflected by the mirror and input to the first optical demultiplexer. The reflected light is reflected again by the prism mirror and input to the second optical demultiplexer, and the optical path length from the first lens to the light incident end of the first optical demultiplexer and the first The optical path lengths from the lens to the light incident end of the second optical demultiplexer are equal, and the optical axis of the input light of the first optical demultiplexer and the optical axis of the input light of the second optical demultiplexer are parallel to each other. Moreover, the optical axes of the signal lights separated by the first optical demultiplexer and the second optical demultiplexer are all parallel to each other.
本発明によれば、波長多重信号光を受信する光受信モジュールであって、波長分別特性が良好で、生産効率を下げずに、信号光の波長毎の光結合効率の差を小さくすることが可能であり、また、電気回路部をまとめて搭載可能である。 According to the present invention, it is an optical receiving module that receives wavelength division multiplexing signal light, has good wavelength separation characteristics, and can reduce the difference in optical coupling efficiency for each wavelength of signal light without lowering production efficiency. It is possible, and the electric circuit unit can be mounted together.
以下、図面を参照しながら、本発明の光受信モジュールに係る好適な実施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及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。 Hereinafter, a preferred embodiment of the optical receiving module of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. Further, in the following description, the description may be omitted because the configurations with the same reference numerals are the same in different drawings.
図1は、本発明の参考例となる光受信モジュールを模式的に示した図である。光受信モジュール10は、互いに異なる波長(λ0~λ7)を有する複数の信号光が多重化された波長多重信号光を受光し、それぞれの信号光に対応する電気信号を出力するものである。この光受信モジュール10は、シングルモードの外部光ファイバを係合するレセプタクルと、受光素子や光学部品等が収容されるパッケージと、外部回路との電気接続のための端子部とを備えている。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an optical receiving module as a reference example of the present invention. The
レセプタクル内には、外部光ファイバの先端に付属するフェルールを受納するスリーブが設けられており、外部光ファイバは、スリーブ内に配設したスタブ11の結合ファイバ(シングルモードファイバ)11aと光結合する。レセプタクルは、結合ファイバ11aの出力端が出射する光信号を準コリメート光に変換する第1のレンズ12を内蔵している。第1のレンズ12は、結合ファイバ11aの光出力端から第1のレンズ12までの距離と、第1のレンズ12の焦点距離とを一致させたときにコリメート光を出力するコリメートレンズである。
A sleeve for receiving the ferrule attached to the tip of the external optical fiber is provided in the receptacle, and the external optical fiber is optically coupled to the coupling fiber (single mode fiber) 11a of the
ただし、第1のレンズ12は、後述するように、結合ファイバ11aの光出力端と第1のレンズ12までの距離と、第1のレンズ12の焦点距離とを一致させた状態では用いられず、結合ファイバ11aの出力端から第1のレンズ12までの距離が第1のレンズ12の焦点距離より長く配置されている。その結果、第1のレンズ12の出力光は収束光となる。第1のレンズ12の出力光は、図示しない光学窓を経てパッケージ内に導かれる。
However, as will be described later, the
パッケージは、第1のレンズ12が出射した収束光を、それぞれ所定の波長の信号光からなる波長多重信号光を含む透過光と反射光に二分する入力波長選択フィルタ(以下、「入力WSF」という。)13を搭載する。具体的には、入力WSF13は短波長側4チャンネル(チャンネル0~チャンネル3)の信号光(波長λ1~λ4)を透過し、長波長側4チャンネル(チャンネル4~チャンネル7)の信号光を(波長λ5~λ8)反射する。なお、チャンネルは図1に示したレーン(Lane)と同義で用いている。そして、入力WSF13は第1のレンズ12が出射した収束光に対して、入射角が20°以内、好ましくは、15°以内の角度に配置される。これによって、入力WSF13の波長分別特性の劣化を抑えており、短波長側4チャンネルと長波長側4チャンネルのそれぞれの信号光とは、互いに混じり合うことがない。
The package is an input wavelength selection filter (hereinafter referred to as "input WSF") that divides the convergent light emitted by the
入力WSF13を透過した透過信号光(波長λ1~λ4)は、そのまま第1の光デマルチプレクサ(以下、「O-DeMax」という。)21に入射する。また、入力WSF13を反射した反射信号光(波長λ5~λ8)は、ミラー14およびミラー15によって、その光軸が透過信号光の光軸と平行に変換された後、第2のO-DeMax22に入射する。第1のO-DeMax21は、1つの入力ポート21aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ21bおよび出力ポート21cと、反射膜21dを一体化したものであり、同様に、第2のO-DeMax22は、1つの入力ポート22aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ22bおよび出力ポート22cと、反射膜22dを一体化したものである。本実施形態は、第1のO-DeMax21と第2のO-DeMax22を並列に配置している。そして、このような配置が、後述する受光素子や受光素子からのからの信号を増幅するプリアンプ回路等の電気回路部を光受信モジュール10の一辺側にまとめて搭載することを可能にする。
The transmitted signal light (wavelengths λ 1 to λ 4 ) transmitted through the
入力WSF13を透過した互いに異なる複数の波長(λ1~λ4)の信号光を含む波長多重信号光が、第1のO-DeMax21の入力ポート21aに入力すると、1番目の波長選択フィルタ21bが、第1の波長λ1の信号光のみを出力ポート21cから透過し、その他の波長の信号光(λ2、λ3、λ4)を反射する。この反射した信号光は、波長選択フィルタ21bを備える面に対向する面(入力ポート21aが形成されている面)に設けた反射膜21dにより全反射し、2番目の波長選択フィルタ21bに入射する。2番目の波長選択フィルタ21bに入射した信号光は、当該波長選択フィルタ21bが、第2の波長λ2の信号光のみを透過し、この第2の波長λ2の信号光は出力ポート21cに向かい、その他の波長の信号光(λ3、λ4)は反射され再び反射膜21dに向かう。以下、同様に透過と反射を繰り返して、出力ポート21cそれぞれから一の波長の信号光のみが出力される。出力ポート21cが出力した信号光は、レンズアレイ31のそれぞれの第2のレンズ31aを経て、PD(Photo Diode)アレイ41のPD41aで受光される。
When wavelength multiplex signal light including signal light having a plurality of different wavelengths (λ 1 to λ 4 ) transmitted through the
入力WSF13を反射した互いに異なる複数の波長(λ5~λ8)の信号光を含む波長多重信号光は、第2のO-DeMax22の入力ポート22aに入力し、第1のO-DeMax21と同様に、第2のO-DeMax22により分別され、出力ポート22cそれぞれから一の波長の信号光のみが出力する。出力ポート22cが出力した複数の信号光は、レンズアレイ32のそれぞれの第2のレンズ32aを経て、PDアレイ42のPD42aで受光される。なお、第2のレンズ31aおよび第2のレンズ32aは集光レンズであり、PD41a、PD42aは本発明の「受光素子」の一例である。第2のレンズ31a,32aおよびPD41a,42aは、それぞれの第1および第2のO-DeMax21,22ごとに集積化されていてもよい。集積化によって、光受信モジュールを小型化することが可能となる。
The wavelength multiplex signal light including the signal lights of a plurality of wavelengths (λ 5 to λ 8 ) different from each other reflecting the
以上のように、入力WSF13を透過した信号光および反射した信号光は、それぞれ第1のO-DeMax21および第2のO-DeMax22によって、チャンネルごとの信号光に物理的に分離される。しかし、図1に示した光学系から明らかな様に、第1のレンズ12から第1のO-DeMax21および第2のO-DeMax22までの光路長は、第2のO-DeMax22についての光路長が第1のO-DeMax21についての光路長よりも、その光軸の平行移動に要する距離だけ長い。また、第1のO-DeMax21および第2のO-DeMax22のそれぞれの入力ポート21a、22aから、出力ポート21c、22cまでの光路長についてもそれぞれのレーン(チャンネル)で異なる。図1で示した光学系では、第1のレンズ12から第2のレンズ31a、32aまでの光路長は、レーン(Lane)0が最も短く、レーン7が最も長い。
As described above, the signal light transmitted through the
このようにレーン間で光路長が異なるため、従来の光モジュールでは、第1のレンズ12の焦点と結合ファイバ11aの光出力端を一致させ、第1のレンズ12をいわゆるコリメートレンズとして機能させ、同時に第2のレンズ31a,32aを集光レンズとすることで、第1のレンズ12~第2のレンズ31a,32a間でのレーン間の距離の相違を補償していた。
Since the optical path length differs between the lanes in this way, in the conventional optical module, the focal point of the
しかし、第1のレンズ12の焦点と結合ファイバ11aの光出力端とを一致させて第1のレンズ12からの出力光が完全なコリメート光となるのは、結合ファイバ11aの光出力端が理想的な点光源とみなせる場合のみである。実際は、上記光出力端は有限な広がりを有する。
However, the optical output end of the coupled
図2は、従来の光モジュールにおいて実際の結合ファイバ11aの光出力端から出力される光の様子を示す図である。上述の通り、実際の結合ファイバ11aの光出力端は有限な広がりを有する光源とみなされ、このような光出力端から第1のレンズ12までの距離L1と、第1のレンズ12の焦点距離Lfとを一致させて配置すると、図示するように、第1のレンズ12からの出力光は第1のレンズ12の近傍ではコリメート光に近いフィールドパターンが得られる。しかし、第1のレンズ12から離れるに従い、拡散するフィールドパターンしか得られない。つまり、光路長が短いレーン0ではコリメート光に近いフィールドパターンが得られるが、光路長が長いレーン7等では拡散するフィールドパターンしか得られないことになる。
FIG. 2 is a diagram showing a state of light output from an actual optical output end of a coupled
図3は、レンズの焦点位置で種々のビーム径が得られるコリメートレンズを用いた場合の、光路長とビーム径の関係を示す図であり、第1のレンズ12の焦点距離の位置で200~500μmのビーム径が得られるコリメートレンズを採用した場合、その焦点距離から横軸に相当する距離だけ離れた点におけるビーム径を、光源についてガウシアンビーム仮定して見積もったものである。例えば、200μmについては、横軸0mmの位置が焦点であり、そこで200μmのビーム径が得られるものの、距離が離れるに従いその径は大きくなってしまう。500μmについては、0mmが焦点であり、距離を大きくしてもビームの拡がりは抑えられている。この挙動から、ビーム径を大きくすればその拡がりは抑えられる。しかしながら、ビーム径の大きな光を得るためには、レンズの焦点距離を大きくし、レンズ径を大きくする必要がある。さらに、O-DeMaxや集光レンズについても、ビーム径の大きな光に対応するために大型化する必要があり、光受信モジュール全体の大型化とコスト高を招くことになる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the optical path length and the beam diameter when a collimating lens that can obtain various beam diameters at the focal position of the lens is used, and is 200 to 200 at the position of the focal distance of the
そして、実際の光学系、特に、第1のO-DeMax21および第2のO-DeMax22では、それぞれ4つの波長選択フィルタ-(WSF)21b,22bが近接配置されており、隣接するWSFとの干渉を避けるには、入射光のビーム径を300μm以下に設定することが必要である。図3において、Lnは各レーンについてのMLA(Micro Lens Array)位置までの光路長として、第1のレンズ12の焦点から第2のレンズ31aまたは32aまでの距離の概算を示しており、第1のO-DeMax21と第2のO-DeMax22とでは等価のレーン(例えば、L0とL4、L1とL5)につき、約10mmの光路差が存在する。このように、初期ビーム径300μmの条件では、ビーム径は距離に対して単調に増加するため、いずれのレーンにおいて300μmの規定を満足していない。
Then, in the actual optical system, particularly, in the first O-DeMax21 and the second O-DeMax22, four wavelength selection filters- (WSF) 21b and 22b are arranged in close proximity to each other, and interfere with the adjacent WSF. In order to avoid this, it is necessary to set the beam diameter of the incident light to 300 μm or less. In FIG. 3, Ln shows an approximation of the distance from the focal point of the
そこで、本実施形態では、第1および第2の2つのO-DeMax(各4チャンネル)21,22を並列配置した光学系で、結合ファイバ11aの光出力端と第1のレンズ12の配置を調整し、第1のレンズ12から第2のレンズ31a,32aまでの最も短い光路長の距離と最も遠い光路長の距離との中間にビームウエストを位置させる。
Therefore, in the present embodiment, the optical output end of the coupled
図4は、本発明の一態様に係る光モジュールにおいて、光ファイバの光出力端から出力される光の挙動を示す。光受信モジュール10では、結合ファイバ11aの光出力端から第1のレンズ12までの距離Lを第1のレンズ12の焦点距離Lfより大きくし、第1のレンズ12の出力光をコリメート光ではなく準コリメート光に変換している。
FIG. 4 shows the behavior of the light output from the optical output end of the optical fiber in the optical module according to one aspect of the present invention. In the
ここで、結合ファイバ11aの光出力端から第1のレンズ12までの距離Lが第1のレンズ12の焦点距離Lfより大きいため、第1のレンズ12からの出力光は収束光となるが、そのビームウエスト位置を、図4に示すように、光路長が最短のレーン0(L0)と最長のレーン7(L7)との間の距離に設定する。より詳細には、本実施形態では、レーン1の光路長の距離(L0)とレーン2の光路長の距離(L2)との間の距離、あるいはレーン4の光路長の距離(L4)とレーン5の光路長の距離(L5)との間の距離に設定する。これにより、光受信モジュール10では、第2のレンズ31a,32aに投影されるビーム径のレーン間の差が非常に小さくなる。
Here, since the distance L from the optical output end of the coupled
図5は、本発明の一態様に係る光受信モジュールのビーム径とビームウエストの関係を示す図である。図5に示すように、第1のレンズ12から出た信号光は、コリメート光ではなく収束光となるため、光路長が最も近い第2のレンズ31aまでの距離(L0)と最も遠い第2のレンズ42aまでの距離(L7)との中間にビームウエストが存在する。また、第1のレンズから光路長が最短(L0)の第2のレンズ31aにおける信号光のビーム径と光路長が最長(L7)の第2のレンズ32aにおける信号光のビーム径とが所定の大きさである300μm以内の大きさとすることができる。これによって、すべてのレーンにおいて、第2のレンズ31a,32aにおけるビーム径は所定の大きさである300μm以内の大きさとすることができる。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the beam diameter and the beam waist of the optical receiving module according to one aspect of the present invention. As shown in FIG. 5, since the signal light emitted from the
上記の実施形態では、第1のO-DeMax21と第2のO-DeMax22とでは等価のレーンにつき、約10mmの光路差が存在した。しかしながら、入力WSF13を透過した透過信号光をさらに2つの反射ミラーによって反射した後、第1のO-DeMax21に入力し、入力WSF13から第1のO-DeMax21の入力ポート21aまでの光路長と入力WSF13から第2のO-DeMax22の入力ポート22aまでの光路長とを等しくしてもよい。これによって、第1のレンズ12から第1のO-DeMax21の入力ポート21aまでの光路長と第1のレンズ12から第2のO-DeMax22の入力ポート22aまでの光路長とが等しくなり、結合ファイバ11aの光出力端から第1のレンズ12までの距離Lの調整が、1つのO-DeMaxを用いた場合と同様にできるため、調整作業を軽減することができる。
In the above embodiment, there is an optical path difference of about 10 mm for the equivalent lane between the first O-
図6は、本発明の一態様に係る光受信モジュールを模式的に示した図であり、図7は、図6に示す光受信モジュールの斜視図である。図6、図7に示す光受信モジュールは、8波多重光の光受信モジュールであり、第1のレンズ12から第1のO-DeMaxの入力ポートまでの光路長と第1のレンズ12から第2のO-DeMaxの入力ポートまでの光路長とを等しくした例を示すものである。なお、図6、図7では、光ファイバ、第2のレンズ(レンズアレイ)および受光素子(PDアレイ)は省略している。
FIG. 6 is a diagram schematically showing an optical receiving module according to an aspect of the present invention, and FIG. 7 is a perspective view of the optical receiving module shown in FIG. The optical receiving modules shown in FIGS. 6 and 7 are optical receiving modules for 8-wave multiplex light, and have an optical path length from the
光受信モジュールのパッケージは、プリズムミラー16、入力WSF17、ミラー18、第1のO-DeMax23、第2のO-DeMax24、および、ミラー25を搭載する。プリズムミラー16は、断面の頂角θが90°より大きい二等辺三角形状をしており、第1のレンズ12からの収束光を一方の等辺で反射させて光軸を変更後、入力WSF17に入射させる。入力WSF17は短波長側4チャンネルの信号光(波長λ1~λ4)を透過し、長波長側4チャンネルの信号光(波長λ5~λ8)を反射する。プリズムミラー16の底辺と入力WSF17の入射面は、第1のレンズ12の光軸と略平行となるように配置され、プリズムミラー16の頂角θは、入力WSF17の収束光の入射角が、20°以内、好ましくは、15°以内の角度となるように設定される。
The package of the optical receiving module includes a
入力WSF17を透過した透過信号光(波長λ1~λ4)は、ミラー18によって、その光軸が第1のレンズ12の光軸と平行になるよう変換された後、第1のO-DeMax23に入射する。また、入力WSF17を反射した反射信号光(波長λ5~λ8)は、再度プリズムミラー16の他方の等辺で反射し、その光軸が第1のレンズ12の光軸と平行になるよう変換された後、第2のO-DeMax22に入射する。これにより、第1のO-DeMax23に入射する短波長側の透過信号光(波長λ1~λ4)の光軸と第2のO-DeMax24に入射する長波長側の反射信号光(波長λ5~λ8)の光軸とが平行になる。
The transmitted signal light (wavelengths λ 1 to λ 4 ) transmitted through the
また、第1のO-DeMax23に入射する短波長側の透過信号光(波長λ1~λ4)の光軸と第2のO-DeMax24に入射する長波長側の透過信号光(波長λ5~λ8)の光軸と平行に保った状態で、例えば、プリズムミラー16を図6の紙面上下方向に移動することによって、入力WSF17に対するから第1のO-DeMax23の光入射端までの光路長を変更することが可能である。これにより、第1のレンズ12から第1のO-DeMaxの光入射端までの光路長と前記第1のレンズから前記第2のO-DeMaxの光入射端までの光路長とを等しくすることができ、図示しない結合ファイバの光出力端から第1のレンズ12までの距離Lの調整が、1つのO-DeMaxを用いた場合と同様にできるため、調整作業を軽減することができる。
Further, the optical axis of the transmitted signal light (wavelength λ 1 to λ 4 ) on the short wavelength side incident on the first O-
第1のO-DeMax23は、1つの入力ポート23aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ23bおよび出力ポート23cと、反射膜23dを一体化したものであり、図1に示す第1のO-DeMax21と同様の構成と機能を有する。また、同様に、第2のO-DeMax24は、1つの入力ポート24aと、波長多重数に応じた数の波長選択フィルタ24bおよび出力ポート24cと、反射膜24dを一体化したものであり、図1に示す第2のO-DeMax22と同様の構成と機能を有する。
The first O-
本実施形態では、第1のO-DeMax23と第2のO-DeMax24はハの字状に配置している。そして、第1のO-DeMax23の入力ポート23aと第2のO-DeMax24の入力ポート24aとがパッケージの外側に位置するように配置している。そのため、第1のO-DeMax23によって分離され出力された信号光と、第2のO-DeMax24によって分離され出力された信号光が、λ5が最も長波長となり、λ1が最も短波長となる並びになるように、波長選択フィルタ23bおよび24bを並べる。このように第1のO-DeMax23と第2のO-DeMax24をハの字状に配置することによって、第1のレンズ12から第1のO-DeMaxの光入射端までの光路長と前記第1のレンズから前記第2のO-DeMaxの光入射端までの光路長とを等しく設定しつつ、パッケージを小型化することができる。
In the present embodiment, the first O-DeMax23 and the second O-DeMax24 are arranged in a C shape. The
なお、第1のO-DeMax23の入力ポート23aと第2のO-DeMax24の入力ポート24aとがパッケージの外側に位置するように配置する代わりに、第1のO-DeMax23の入力ポート23aが第2のO-DeMax24の入力ポート24aと同じ側に位置するように配置し、第1のO-DeMax23と第2のO-DeMax24とが並列するように配置してもよい。
Instead of arranging the
本実施形態では、第1のO-DeMax23によって分離され出力された信号光(波長λ1~λ4)と第2のO-DeMax24によって分離され出力された信号光(波長λ5~λ8)は、図7に示すように、ミラー25によって、それぞれの光軸が水平方向から垂直方向に90°変更される。ミラー25としては直角二等辺三角形のプリズムミラーを用いることができる。そして、図示しない第2のレンズであるレンズアレイによって垂直方向に光軸が変更された信号光を集光し、図示しない受光素子を有するPDアレイに出力する。このように、第1のO-DeMax23と第2のO-DeMax24からの信号光の光軸を垂直方向に90°変更することによって、レンズアレイ、PDアレイ、および、PDアレイの後段に接続された光受信用前置増幅器などの回路構成部品を立体的に配置することができ、パッケージを小型化することができる。
In the present embodiment, the signal light (wavelengths λ 1 to λ 4 ) separated and output by the first O-
10…光受信モジュール、11…スタブ、11a…結合ファイバ、12…第1のレンズ、13、17…WSF、14、15、18、25…ミラー、16…プリズムミラー、21、23…第1のO-DeMax、21a,22a、23a,24a…入力ポート、21b、22b、23b、24b…波長選択フィルタ、21c、22c、23c、24c…出力ポート、21d、22d、23d、24d…反射膜、22、24…第2のO-DeMax、31,32…レンズアレイ、31a,32a…第2のレンズ、41,42…PDアレイ、41a,42a…PD。
10 ... Optical receiving module, 11 ... Stub, 11a ... Coupled fiber, 12 ... First lens, 13, 17 ... WSF, 14, 15, 18, 25 ... Mirror, 16 ... Prism mirror, 21, 23 ... First O-DeMax, 21a, 22a, 23a, 24a ... Input port, 21b, 22b, 23b, 24b ... Wavelength selection filter, 21c, 22c, 23c, 24c ... Output port, 21d, 22d, 23d, 24d ... Reflective film, 22 , 24 ... 2nd O-DeMax, 31, 32 ... lens array, 31a, 32a ... second lens, 41, 42 ... PD array, 41a, 42a ... PD.
Claims (7)
前記波長多重信号光を入力光とし、収束光を出力する第1のレンズと、
前記収束光の光軸に対して20°以下の入射角度で配置され、前記収束光をそれぞれ所定の波長多重信号光を含む透過光と反射光に二分する入力波長選択フィルタと、
該透過光が含む前記信号光が有する波長にしたがって、前記透過光を前記信号光それぞれに分離する第1の光デマルチプレクサと、
該反射光が含む前記信号光が有する波長にしたがって、前記反射光を前記信号光それぞれに分離する第2の光デマルチプレクサと、
前記第1、第2の光デマルチプレクサが分離した前記信号光をそれぞれ集光する複数の第2のレンズと、
前記第1のレンズから出力される前記収束光を反射するプリズムミラーと、
前記入力波長選択フィルタからの前記透過光を反射するミラーと、を備え、
前記光ファイバの波長多重信号光出射端から前記第1のレンズまでの距離は、該第1のレンズの前記光ファイバ側の焦点距離よりも長く、
前記第1のレンズから前記第2のレンズまでの最も短い光路長と最も長い光路長との間の距離に前記第1のレンズが出力するビームウエストを有する準コリメート光である収束光のビームウエストが配置され、
前記入力波長選択フィルタは、前記プリズムミラーで反射した前記収束光を前記透過光と前記反射光に二分し、前記透過光は前記ミラーで反射されて前記第1の光デマルチプレクサに入力され、前記反射光は前記プリズムミラーで再度反射されて前記第2の光デマルチプレクサに入力され、
前記第1のレンズから前記第1の光デマルチプレクサの光入射端までの光路長と前記第1のレンズから前記第2の光デマルチプレクサの光入射端までの光路長が等しく、
前記第1の光デマルチプレクサの入力光の光軸と前記第2の光デマルチプレクサの入力光の光軸とが平行であり、かつ、前記第1の光デマルチプレクサ及び前記第2の光デマルチプレクサによりそれぞれに分離された信号光の光軸がすべて平行である光受信モジュール。 An optical receiving module that receives wavelength division multiplexing signal light in which a plurality of signal lights having different wavelengths are multiplexed via an optical fiber and extracts a plurality of signals contained in each of the signal lights.
A first lens that uses the wavelength division multiplexing signal light as input light and outputs convergent light,
An input wavelength selection filter that is arranged at an incident angle of 20 ° or less with respect to the optical axis of the convergent light and divides the convergent light into transmitted light and reflected light, each including a predetermined wavelength multiplex signal light.
A first optical demultiplexer that separates the transmitted light into each of the signal lights according to the wavelength of the signal light contained in the transmitted light.
A second optical demultiplexer that separates the reflected light into each of the signal lights according to the wavelength of the signal light contained in the reflected light.
A plurality of second lenses that collect the signal light separated by the first and second optical demultiplexers, and a plurality of second lenses.
A prism mirror that reflects the convergent light output from the first lens, and
A mirror that reflects the transmitted light from the input wavelength selection filter.
The distance from the wavelength division multiplexing signal light emitting end of the optical fiber to the first lens is longer than the focal length on the optical fiber side of the first lens.
The beam waist of convergent light, which is a quasi-colimated light having a beam waist output by the first lens at a distance between the shortest optical path length and the longest optical path length from the first lens to the second lens. Is placed,
The input wavelength selection filter divides the convergent light reflected by the prism mirror into the transmitted light and the reflected light, and the transmitted light is reflected by the mirror and input to the first optical demultiplexer. The reflected light is reflected again by the prism mirror and input to the second optical demultiplexer.
The optical path length from the first lens to the light incident end of the first optical demultiplexer is equal to the optical path length from the first lens to the light incident end of the second optical demultiplexer.
The optical axis of the input light of the first optical demultiplexer and the optical axis of the input light of the second optical demultiplexer are parallel to each other, and the first optical demultiplexer and the second optical demultiplexer are parallel to each other. An optical receiving module in which the optical axes of the signal lights separated by each are all parallel .
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