JP7407737B2 - 光モジュール - Google Patents

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Description

本発明は、光モジュールに関するものである。
大容量光通信システムにおいて、信号光の送受信を行う光モジュールである光トランシーバとして、デジタルコヒーレントトランシーバが用いられている。デジタルコヒーレントトランシーバは、複数の光コンポーネントおよび電子コンポーネントが１つの筐体に収容されて構成されているが、常に小型化が求められている。たとえば、特許文献１では、互換性のある共通仕様の製品に関する取り決めであるＭＳＡ（Multi-Source Agreement）におけるＣＦＰ２規格に準拠するための光トランシーバが開示されている。
特開２０１６－０８１０６０号公報
特許文献１の光トランシーバでは、たとえば変調器と光受信器とはそれぞれ別個の筐体に収容されており、さらに他の光コンポーネントおよび電子コンポーネントとともに一つの筐体に収容されている。しかしながら、光トランシーバとしての光モジュールについては、将来的には更なる小型化が求められており、特に幅方向における小型化が求められている。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型の光トランシーバを実現できる光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し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記レーザ素子は、前記筐体において前記光出力部が設けられた側とは反対の方向に前記レーザ光を出力するように配置されている。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記レーザ素子または前記波長検出器は、前記筐体の幅方向において、前記コヒーレントミキサの幅方向中心線と前記変調器の幅方向中心線との間に配置されている。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記変調器は入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有する。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記筐体内で、少なくとも２つの光の光軸が交差するように構成されている。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記レーザ素子および前記波長検出器は、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の幅方向において互いに異なるように配置され、前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、前記変調部と前記光処理部とは幅方向において並列に配置されており、前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、前記コヒーレントミキサは、前記入力信号光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略平行である。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記レーザ素子および前記波長検出器は、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の幅方向において互いに異なるように配置され、前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、前記変調部と前記光処理部とは前記幅方向において並列に配置されており、前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、前記コヒーレントミキサは、前記局所光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略垂直である。
本発明の一態様に係る光モジュールは、レーザ光を出力するレーザ素子と、前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、前記変調器を駆動する変調器ドライバと、外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、長手方向と垂直な幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、を備え、前記レーザ素子および前記波長検出器は、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されるとともに、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の幅方向において略一致するように配置されて、レーザアセンブリを構成し、前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、前記レーザアセンブリと前記変調部と前記光処理部とは前記幅方向において並列に配置されており、前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、前記コヒーレントミキサは、前記入力信号光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略平行である。
本発明の一態様に係る光モジュールは、前記筐体の高さ方向において、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプが実装される側とは反対側に実装され、当該光モジュールの動作を制御する制御器を備える。
本発明によれば、小型の光トランシーバを実現できるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係る光モジュールの外観を示す模式図である。 図２は、図１に示す光モジュールの内部構成を示す模式図である。 図３は、実施形態２に係る光モジュールの内部構成を示す模式図である。 図４は、実施形態３に係る光モジュールの内部構成を示す模式図である。 図５は、実施形態４に係る光モジュールの内部構成を示す模式図である。 図６は、検査方法を説明する模式図である。 図７は、実施形態５に係る光モジュールの外観を示す模式図である。 図８は、実施形態６に係る光モジュールの外観を示す模式図である。 図９は、実施形態７に係る光モジュールの外観を示す模式図である。
以下に、図面を参照して実施形態について説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一または対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光モジュールの外観を示す模式図である。図１において、方向を示すために、互いに直交する長手方向、幅方向および高さ方向を規定する。この光モジュール１００は、筐体１を備えている。筐体１は、信号光出力ポート１ａと、信号光入力ポート１ｂと、側壁部１ｃと、底板部１ｄと、上蓋部１ｅと、端子部１ｆとを備えている。側壁部１ｃは、高さ方向と、長手方向または幅方向に広がる４面を有する枠板状の部材であり、各面は底板部１ｄと略直交している。信号光出力ポート１ａと、信号光入力ポート１ｂとは、側壁部１ｃの長手方向前側に設けられている。信号光出力ポート１ａには外部に信号光を出力するための光ファイバが接続される。信号光入力ポート１ｂには外部から信号光を入力するための光ファイバが接続される。底板部１ｄは、長手方向および幅方向に広がる板状の部材である。上蓋部１ｅは、底板部１ｄと対向して長手方向および幅方向に広がる板状の部材である。端子部１ｆは側壁部１ｃの長手方向前側以外の部分に設けられている。
底板部１ｄは、銅タングステン（ＣｕＷ）、銅モリブデン（ＣｕＭｏ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの熱伝導率が高い材料からなる。筐体１のその他の部分は、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｃｏ合金、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの熱膨張係数が低い材料からなる。
図２は、光モジュール１００の内部構成を示す模式図であり、上蓋部１ｅを外した状態で上面視したものである。図示するように、端子部１ｆは光モジュール１００の内部および外部に突出している。端子部１ｆは絶縁性の材質からなり、その表面および内部に導体からなる配線パターンが形成されている。端子部１ｆの配線パターンは、光モジュール１００の外部に設けられて光モジュール１００の動作を制御する制御器に電気的に接続されている。制御器はたとえばＩＣ（Integrated Circuit）を含んで構成されている。
光モジュール１００の内部には、以下のコンポーネントが収容されている：チップオンサブマウント２、レンズ３、波長検出器である波長ロッカー４、フォトダイオード（ＰＤ）アレイ５、レンズ６、光アイソレータ７、ビームスプリッタ８、ミラー９、レンズ１０、変調器１１、変調器ドライバ１２、終端器１３、レンズ１４、１５、ビームスプリッタ１６、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０およびモニタＰＤ２１。さらに、光モジュール１００の内部には、以下のコンポーネントが収容されている：レンズ３０、コヒーレントミキサ３１、ミラー３２、レンズ３３、モニタＰＤ３４、バランスドＰＤアレイ３５、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３６、である。
光モジュール１００では、筐体１の内部にこれらのコンポーネントが実装され、上蓋部１ｅを取り付けて気密封止される。また、これらのコンポーネントは、変調器ドライバ１２とＴＩＡ３６を除き、筐体１の内部に配置されたベースまたは温度調節素子に実装されている。変調器ドライバ１２とＴＩＡ３６とは端子部１ｆに実装されている。
光モジュール１００は、光出力部である信号光出力ポート１ａから出力信号光を出力し、光入力部である信号光入力ポート１ｂから入力光信号光が入力される光トランシーバとして構成されている。以下、各コンポーネントの構成および機能について説明する。
（光トランスミッタ）
まず、光トランスミッタとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
チップオンサブマウント２は、レーザ素子２ａと、レーザ素子２ａを搭載するサブマウント２ｂとを備える。レーザ素子２ａはたとえば波長可変レーザ素子である。サブマウント２ｂは、熱伝導性が高い材質からなり、レーザ素子２ａが発する熱を、サブマウント２ｂが搭載されるベースに効率良く放熱する。
レーザ素子２ａは、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて電力を供給されて、連続波（ＣＷ）かつ直線偏波のレーザ光Ｌ１を長手方向前側に位置する前端面から長手方向前側に出力する。また、レーザ素子２ａは、波長ロック用のレーザ光Ｌ２を後端面から長手方向後側に出力する。
レンズ３は、レーザ光Ｌ２を集光して波長ロッカー４に入力させる。波長ロッカー４は、たとえば平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）からなる公知のものである。波長ロッカー４は、レーザ光Ｌ２を３つに分岐し、その一つをＰＤアレイ５に出力し、他の二つのそれぞれを、波長に対して透過特性が周期的に変化し、波長弁別特性を有する２つのフィルタのそれぞれを通過させてからＰＤアレイ５に出力する。２つのフィルタはたとえばリング共振器やエタロンフィルタからなり、互いに異なる透過波長特性を有する。
ＰＤアレイ５は、３つのＰＤがアレイ状に配列されて構成されている。ＰＤアレイ５の３つのＰＤのそれぞれは、波長ロッカー４が出力する３つのレーザ光のそれぞれを受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。各電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、レーザ光Ｌ１の波長の検出と制御のために使用される。
レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、長手方向に沿って配置されている。また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａの、波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ２の出力位置と、波長ロッカー４のレーザ光Ｌ２の入力位置とが幅方向において位置が略一致するように配置されており、レーザアセンブリＬＡを構成している。
一方、レンズ６はレーザ光Ｌ１をコリメートして光アイソレータ７に出力する。光アイソレータ７はレーザ光Ｌ１をビームスプリッタ８側に通過させ、ビームスプリッタ８側から進行してきた光の通過を阻止する。これにより、光アイソレータ７は反射光などがレーザ素子２ａに入力することを阻止する。
ビームスプリッタ８は、光アイソレータ７を通過したレーザ光Ｌ１をレーザ光Ｌ１１、Ｌ１２に分岐する。レーザ光Ｌ１１は幅方向右側に進行し、レーザ光Ｌ１２は幅方向左側に進行する。レーザ光Ｌ１２については後に詳述する。
ミラー９はレーザ光Ｌ１１を反射してその進行方向を長手方向後側に変換する。レンズ１０はレーザ光Ｌ１１を集光して変調器１１に入力させる。
変調器１１は、略直方体形状のものであり、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。変調器１１は、レーザ光Ｌ１１を変調して変調光を生成するものである。変調器１１は、たとえばＩｎＰ（インジウムリン）を構成材料に用いたＭＺ（マッハツェンダ）型の位相変調器であり、変調器ドライバ１２によって駆動されてＩＱ変調器として機能する公知のものである。このような位相変調器は、たとえば国際公開第２０１６／０２１１６３に開示されるものと同様のものである。変調器ドライバ１２はたとえばＩＣを含んで構成されており、制御器によってその動作を制御されている。変調器１１および変調器ドライバ１２は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されて変調部Ｍを構成している。また、終端器１３は、変調器ドライバ１２から高周波変調信号が印加される変調器１１を電気的に終端するものである。
変調器１１は、偏波面が互いに直交する直線偏波光であり、それぞれがＩＱ変調された変調光Ｌ３１、Ｌ３２を出力する。ここで、変調器１１は、入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有する。その結果、変調器１１は、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置とが、同一の側面、本実施形態では変調器１１の長手方向前側に位置する側面に配置されているものとなる。また、変調器１１の長手方向前側に位置する側面は、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行である。
レンズ１４は、変調光Ｌ３１をコリメートしてビームスプリッタ１６に出力する。ビームスプリッタ１６は、変調光Ｌ３１の大部分を偏波ビームコンバイナ１７に向けて反射し、一部を透過してモニタＰＤ１８に出力する。レンズ１５は、変調光Ｌ３２をコリメートして偏波ビームコンバイナ１７に出力する。偏波ビームコンバイナ１７は、変調光Ｌ３１、Ｌ３２を偏波合成して変調光Ｌ３１、Ｌ３２を含む出力信号光Ｌ４を生成する。なお、偏波ビームコンバイナ１７は、変調光Ｌ３２の一部をモニタＰＤ１９に出力する。
モニタＰＤ１８は、ビームスプリッタ１６から入力された変調光Ｌ３１の一部を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、変調光Ｌ３１の強度モニタのために使用される。モニタＰＤ１９は、偏波ビームコンバイナ１７から入力された変調光Ｌ３２の一部を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、変調光Ｌ３２の強度モニタのために使用される。
ビームスプリッタ２０は、出力信号光Ｌ４の大部分を透過し、一部を反射してモニタＰＤ２１に出力する。モニタＰＤ２１は、ビームスプリッタ２０から入力された出力信号光Ｌ４の一部を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、出力信号光Ｌ４の強度モニタのために使用される。
信号光出力ポート１ａは、ビームスプリッタ２０を透過した出力信号光Ｌ４の入力を受け付け、筐体１の外部に出力する。
（光レシーバ）
つぎに、光レシーバとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
信号光入力ポート１ｂは、外部から入力信号光Ｌ５の入力を受け付け、レンズ３０に出力する。入力信号光Ｌ５は筐体１内を長手方向前側から後側に進行する。レンズ３０は入力信号光Ｌ５を集光してコヒーレントミキサ３１に入力させる。
一方、ミラー３２は、ビームスプリッタ８によって分岐されたレーザ光Ｌ１２を反射し、その進行方向を幅方向左側から長手方向後側に変換する。レーザ光Ｌ１２は、レンズ３３によって集光されて、局所光としてコヒーレントミキサ３１に入力される。
コヒーレントミキサ３１は、略直方体形状のものであり、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。コヒーレントミキサ３１では、入力信号光Ｌ５の入力位置とレーザ光Ｌ１２の入力位置とは、同一の側面、本実施形態ではコヒーレントミキサ３１の長手方向前側に位置する側面に配置されているものとなる。また、コヒーレントミキサ３１は、入力信号光Ｌ５が入力される側面が、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行であり、変調器１１における、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が配置された側面と略平行である。
コヒーレントミキサ３１は、入力された局所光としてのレーザ光Ｌ１２と入力信号光Ｌ５とを干渉させて処理し、処理信号光を生成し、バランスドＰＤアレイ３５に出力する。処理信号光は、Ｘ偏波のＩ成分に対応するＩｘ信号光、Ｘ偏波のＱ成分に対応するＱｘ信号光、Ｙ偏波のＩ成分に対応するＩｙ信号光、およびＹ偏波のＱ成分に対応するＱｙ信号光、の４つである。コヒーレントミキサ３１は、たとえばＰＬＣからなる公知のものである。なお、コヒーレントミキサ３１は、入力された入力信号光Ｌ５の一部を分岐して、モニタＰＤ３４に出力するように構成されている。モニタＰＤ３４は、入力信号光Ｌ５の一部を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、入力信号光Ｌ５の強度モニタのために使用される。
光電素子であるバランスドＰＤアレイ３５は、４つのバランスドＰＤを有しており、４つの処理信号光のそれぞれを受光して、電流信号に変換してＴＩＡ３６に出力する。ＴＩＡ３６は、４つのＴＩＡを有しており、制御器によってその動作を制御されている。ＴＩＡ３６の有するＴＩＡのそれぞれは、４つのバランスドＰＤのそれぞれから入力された電流信号を電圧信号に変換して出力する。出力された電圧信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器またはさらに上位の制御装置に送信され、入力信号光Ｌ５の復調のために使用される。
コヒーレントミキサ３１、バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部ＯＰを構成している。
この光モジュール１００では、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の幅方向において、コヒーレントミキサ３１の幅方向中心線ＣＬ１と変調器１１の幅方向中心線ＣＬ２との間に配置されている。なお、幅方向中心線ＣＬ１と幅方向中心線ＣＬ２との間に配置されているとは、各中心線を、コヒーレントミキサ３１または変調器１１の長手方向の外側まで延長した延長線の間に配置されている状態も含む。また、変調器１１は、入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有する。また、光モジュール１００は、２つの光である入力信号光Ｌ５とレーザ光Ｌ２の光軸が交差するように構成されている。
また、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されるとともに、レーザ素子２ａにおける波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ３の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ２の入力位置とが、筐体１の幅方向において略一致するように配置されている。また、レーザアセンブリＬＡと変調部Ｍと光処理部ＯＰとは筐体１の幅方向において並列に配置されている。また、変調器１１は、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置とが、同一の側面に配置されている。また、当該側面と、コヒーレントミキサ３１の入力信号光Ｌ５が入力される側面が略平行である。２つの側面は、筐体１の長手方向前側の側壁部１ｃとも略平行である。
このように構成された光モジュール１００では、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４と、変調器１１、コヒーレントミキサ３１の全ての部品において、幅方向よりも長手方向が長い部品を採用でき、またそれらを並列に配置することで、筐体１の幅方向におけるサイズである幅Ｗを１５ｍｍ以下にできる。さらに、光モジュール１００は、長手方向における筐体最後部から、光信号の入出力を行う光ファイバの端面が当接される光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。好適な例としては、幅は１４ｍｍ程度、長さは３１．５ｍｍ程度、高さは４ｍｍ程度である。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
なお、特許文献１の光トランシーバのように、コンポーネントが別個の筐体に収容されている場合、これらを１つの筐体に収容して光トランシーバを構成しても、その幅を１５ｍｍ以下とすることは困難である。たとえば、ＣＦＰ２－ＡＣＯ規格において、光トランシーバに搭載される光源であるｕＩＴＬＡ（Micro Integrated Tunable Laser Assembly）は幅２０ｍｍ程度、変調器であるＨＢＰＭＱ（High Bandwidth Integrated Polarization Multiplexed Quadrature Modulators）は幅１２．５ｍｍ程度、レシーバであるｕＩＣＲ（Micro Intradyne Coherent Receivers）は幅１２．５ｍｍ程度とであり、これらを１つの筐体に収容して光トランシーバを構成しても、その幅を１５ｍｍ以下とすることは困難である。
(実施形態２)
図３は、実施形態２に係る光モジュール１００Ａの内部構成を示す模式図である。光モジュール１００Ａは、実施形態１に係る光モジュール１００と類似の構成を有する。
光モジュール１００Ａの内部には、以下のコンポーネントが収容されている：チップオンサブマウント２、レンズ３、波長ロッカー４、ＰＤアレイ５、レンズ６、光アイソレータ７、ビームスプリッタ８、レンズ１０、変調器１１、変調器ドライバ１２、終端器１３、レンズ１４、１５、ビームスプリッタ１６、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０およびモニタＰＤ２１。さらに、光モジュール１００Ａの内部には、以下のコンポーネントが収容されている：レンズ３０、コヒーレントミキサ３１Ａ、レンズ３３、モニタＰＤ３４、バランスドＰＤアレイ３５、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３６、モニタＰＤ４０、ビームスプリッタ４１である。
なお、光モジュール１００Ａのコンポーネントについては、光モジュール１００のコンポーネントと比較すると、ミラー３２は収容されておらず、レンズ３０、レンズ３３、モニタＰＤ３４は配置が変更されており、コヒーレントミキサ３１はコヒーレントミキサ３１Ａに置き換えられ、モニタＰＤ４０、ビームスプリッタ４１が追加されている。
光モジュール１００Ａでは、筐体１の内部にこれらのコンポーネントが実装され、上蓋部１ｅを取り付けて気密封止される。
光モジュール１００Ａは、信号光出力ポート１ａから出力信号光を出力し、信号光入力ポート１ｂから入力光信号光が入力される光トランシーバとして構成されている。以下、各コンポーネントの構成および機能について説明する。
（光トランスミッタ）
まず、光トランスミッタとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。なお、光モジュール１００と同じ構成および機能を有するものについては適宜記載を省略する。
レーザ素子２ａは、レーザ光Ｌ１を筐体１の長手方向後側に出力する。また、レーザ素子２ａは、強度モニタ用のレーザ光Ｌ２を筐体１の長手方向前側に出力する。モニタＰＤ４０は、レーザ光Ｌ２を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。電流信号は、端子部１ｆに形成された配線パターンを通じて制御器に送信され、レーザ素子２ａの強度モニタのために使用される。
レンズ６はレーザ光Ｌ１をコリメートしてビームスプリッタ４１に出力する。ビームスプリッタ４１は、レーザ光Ｌ１の大部分を光アイソレータ７に向けて透過し、一部を反射してレーザ光Ｌ１３としてビームスプリッタ８に出力する。
ビームスプリッタ８は、レーザ光Ｌ１３をレーザ光Ｌ１４、Ｌ１５に分岐する。レーザ光Ｌ１４については後に詳述する。
レンズ３は、レーザ光Ｌ１５を集光して波長ロッカー４に入力させる。波長ロッカー４は、レーザ光Ｌ１５を３つに分岐し、その一つをＰＤアレイ５に出力し、他の二つのそれぞれを、２つのフィルタのそれぞれを通過させてからＰＤアレイ５に出力する。
ＰＤアレイ５の３つのＰＤのそれぞれは、波長ロッカー４が出力する３つのレーザ光のそれぞれを受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。各電流信号は、制御器に送信され、レーザ光Ｌ１の波長の検出と制御のために使用される。
レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、幅方向に並列に配置されている。また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける、波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１５の出力位置、すなわちレーザ光Ｌ１の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１５の入力位置とが、幅方向において互いに異なるように配置されており、レーザアセンブリＬＡＡを構成している。
光アイソレータ７はレーザ光Ｌ１を透過し、レンズ１０に入力させる。レンズ１０はレーザ光Ｌ１１を集光して変調器１１に入力させる。
変調器１１は、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。変調器１１は、変調器ドライバ１２によって駆動されてＩＱ変調器として機能する。変調器ドライバ１２は制御器によってその動作を制御されている。変調器１１および変調器ドライバ１２は、筐体１の長手方向に直列に配置されて変調部Ｍを構成している。終端器１３は変調器１１を電気的に終端する。
変調器１１は、それぞれがＩＱ変調された変調光Ｌ３１、Ｌ３２を出力する。変調器１１は、折り返し構造を有する。その結果、変調器１１は、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置とが、長手方向前側に位置する同一の側面に配置されているものとなる。変調器１１の長手方向前側に位置する側面は、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行である。
レンズ１４、ビームスプリッタ１６、レンズ１５、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０の構成および機能は光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
信号光出力ポート１ａは、ビームスプリッタ２０を透過した出力信号光Ｌ４の入力を受け付け、筐体１の外部に出力する。
（光レシーバ）
つぎに、光レシーバとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
信号光入力ポート１ｂは、外部から入力信号光Ｌ５の入力を受け付け、レンズ３０に出力する。レンズ３０は入力信号光Ｌ５を集光してコヒーレントミキサ３１に入力させる。
一方、ビームスプリッタ８によって分岐されたレーザ光Ｌ１４は、レンズ３３によって集光されて、局所光としてコヒーレントミキサ３１Ａに入力される。
コヒーレントミキサ３１Ａは、略直方体形状のものであり、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。コヒーレントミキサ３１Ａでは、入力信号光Ｌ５の入力位置とレーザ光Ｌ１４の入力位置とは、コヒーレントミキサ３１Ａの長手方向前側に位置する同一側面に配置されている。コヒーレントミキサ３１Ａは、入力信号光Ｌ５が入力される側面が、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行であり、変調器１１における、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が配置された側面と略平行である。
コヒーレントミキサ３１Ａは、コヒーレントミキサ３１と同様に、４つの処理信号光を生成し、バランスドＰＤアレイ３５に出力する。コヒーレントミキサ３１Ａは、入力された入力信号光Ｌ５の一部を分岐して、モニタＰＤ３４に出力するように構成されている。モニタＰＤ３４は、入力信号光Ｌ５の強度モニタのために使用される。
バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６の構成および機能は光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
コヒーレントミキサ３１Ａ、バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部ＯＰＡを構成している。
この光モジュール１００Ａでは、レーザ素子２ａは、筐体１において信号光出力ポート１ａが設けられた側（長手方向前側）とは反対の方向（長手方向後側の方向）にレーザ光Ｌ１を出力するように配置されている。また、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の幅方向において、コヒーレントミキサ３１Ａの幅方向中心線ＣＬ１と変調器１１の幅方向中心線ＣＬ２との間に配置されている。また、変調器１１は、入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有する。
また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１５（レーザ光Ｌ１）の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１５の入力位置とが、幅方向において位置が互いに異なるように配置されている。また、変調部Ｍと光処理部ＯＰＡとは筐体１の幅方向において並列に配置されている。また、変調器１１は、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が、同一の側面に配置されている。また、当該側面と、コヒーレントミキサ３１Ａの入力信号光Ｌ５が入力される側面が略平行である。２つの側面は、筐体１の長手方向前側の側壁部１ｃとも略平行である。
このように構成された光モジュール１００Ａでは、波長ロッカー４をレーザ素子２ａと同一の長手方向上の軸に配置する必要がない。そのため、光モジュール１００で採用している部品よりも幅方向に大きい同種部品（たとえばコヒーレントミキサ３１に対するコヒーレントミキサ３１Ａ）を採用しつつ、筐体１の幅方向におけるサイズである幅Ｗを１５ｍｍ以下に保ったまま、長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
(実施形態３)
図４は、実施形態３に係る光モジュール１００Ｂの内部構成を示す模式図である。光モジュール１００Ｂは、実施形態２に係る光モジュール１００Ａと類似の構成を有する。
光モジュール１００Ｂの内部には、以下のコンポーネントが収容されている：チップオンサブマウント２、レンズ３、波長ロッカー４、ＰＤアレイ５、レンズ６、光アイソレータ７、レンズ１０、変調器１１、変調器ドライバ１２、終端器１３、レンズ１４、１５、ビームスプリッタ１６、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０およびモニタＰＤ２１。さらに、光モジュール１００Ｂの内部には、以下のコンポーネントが収容されている：レンズ３０、コヒーレントミキサ３１Ｂ、モニタＰＤ３４、バランスドＰＤアレイ３５、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）３６、モニタＰＤ４０、ビームスプリッタ４１、ミラー４２およびビームスプリッタ４３である。
なお、光モジュール１００Ｂのコンポーネントについては、光モジュール１００Ａのコンポーネントと比較すると、ビームスプリッタ８、レンズ３３は収容されておらず、コヒーレントミキサ３１Ａはコヒーレントミキサ３１Ｂに置き換えられ、ミラー４２、ビームスプリッタ４３が追加されている。
光モジュール１００Ｂでは、筐体１の内部にこれらのコンポーネントが実装され、上蓋部１ｅを取り付けて気密封止される。
光モジュール１００Ｂは、信号光出力ポート１ａから出力信号光を出力し、光入力部である信号光入力ポート１ｂから入力光信号光が入力される光トランシーバとして構成されている。以下、各コンポーネントの構成および機能について説明する。
（光トランスミッタ）
まず、光トランスミッタとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。なお、光モジュール１００と同じ構成および機能を有するものについては適宜記載を省略する。
レーザ素子２ａは、レーザ光Ｌ１を筐体１の長手方向後側に出力する。また、レーザ素子２ａは、強度モニタ用のレーザ光Ｌ２を筐体１の長手方向前側に出力する。モニタＰＤ４０は、レーザ光Ｌ２を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。
レンズ６はレーザ光Ｌ１をコリメートしてビームスプリッタ４１に出力する。ビームスプリッタ４１は、レーザ光Ｌ１の大部分を光アイソレータ７に向けて透過し、一部を反射してレーザ光Ｌ１３としてミラー４２に出力する。
ミラー４２は、レーザ光Ｌ１３をレンズ３に向けて反射する。
レンズ３は、レーザ光Ｌ１３を集光して波長ロッカー４に入力させる。波長ロッカー４は、レーザ光Ｌ２を３つに分岐し、その一つをＰＤアレイ５に出力し、他の二つのそれぞれを、２つのフィルタのそれぞれを通過させてからＰＤアレイ５に出力する。
ＰＤアレイ５の３つのＰＤのそれぞれは、波長ロッカー４が出力する３つのレーザ光のそれぞれを受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。
レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、幅方向に並列に配置されている。また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１３の出力位置、すなわちレーザ光Ｌ１の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１３の入力位置とが、幅方向において互いに異なるように配置されており、レーザアセンブリＬＡＡを構成している。
光アイソレータ７はレーザ光Ｌ１を透過し、ビームスプリッタ４３に入力させる。ビームスプリッタ４３は、レーザ光Ｌ１の大部分をレンズ１０に向けて透過し、一部を反射してレーザ光Ｌ１６としてコヒーレントミキサ３１Ｂに出力する。レンズ１０はレーザ光Ｌ１１を集光して変調器１１に入力させる。レーザ光Ｌ１６については後に詳述する。
変調器１１は、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。変調器１１は、変調器ドライバ１２によって駆動されてＩＱ変調器として機能する。変調器ドライバ１２は制御器によってその動作を制御されている。変調器１１および変調器ドライバ１２は、筐体１の長手方向に直列に配置されて変調部Ｍを構成している。終端器１３は変調器１１を電気的に終端する。
変調器１１は、それぞれがＩＱ変調された変調光Ｌ３１、Ｌ３２を出力する。変調器１１は折り返し構造を有する。その結果、変調器１１は、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置とが、長手方向前側に位置する同一の側面に配置されているものとなる。変調器１１の長手方向前側に位置する側面は、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行である。
レンズ１４、ビームスプリッタ１６、レンズ１５、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０の構成および機能は光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
信号光出力ポート１ａは、ビームスプリッタ２０を透過した出力信号光Ｌ４の入力を受け付け、筐体１の外部に出力する。
（光レシーバ）
つぎに、光レシーバとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
信号光入力ポート１ｂは、外部から入力信号光Ｌ５の入力を受け付け、レンズ３０に出力する。レンズ３０は入力信号光Ｌ５を集光してコヒーレントミキサ３１Ｂに入力させる。
一方、ビームスプリッタ４３によって分岐されたレーザ光Ｌ１６は、局所光としてコヒーレントミキサ３１Ｂに入力される。
コヒーレントミキサ３１Ｂは、略直方体形状のものであり、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。コヒーレントミキサ３１Ｂでは、局所光であるレーザ光Ｌ１６の入力位置が配置される側面が、変調器１１における、レーザ光Ｌ１１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が配置された側面と略垂直である。
コヒーレントミキサ３１Ｂは、コヒーレントミキサ３１と同様に、４つの処理信号光を生成し、バランスドＰＤアレイ３５に出力する。コヒーレントミキサ３１Ｂは、入力された入力信号光Ｌ５の一部を分岐して、モニタＰＤ３４に出力するように構成されている。モニタＰＤ３４は、入力信号光Ｌ５の強度モニタのために使用される。
バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６の構成および機能は、光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
コヒーレントミキサ３１Ｂ、バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部ＯＰＢを構成している。
この光モジュール１００Ｂでは、レーザ素子２ａは、筐体１において信号光出力ポート１ａが設けられた側（長手方向前側）とは反対の方向（長手方向後側の方向）にレーザ光Ｌ１を出力するように配置されている。また、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の幅方向において、コヒーレントミキサ３１Ａの幅方向中心線ＣＬ１と変調器１１の幅方向中心線ＣＬ２との間に配置されている。また、変調器１１は、入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有する。
また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける、波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１３（レーザ光Ｌ１）の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１３の入力位置とが、幅方向において互いに異なるように配置されている。また、変調部Ｍと光処理部ＯＰとは筐体１の幅方向において並列に配置されている。また、変調器１１は、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が、同一の側面に配置されている。また、当該側面と、コヒーレントミキサ３１Ｂのレーザ光Ｌ１６（局所光）が入力される側面が略垂直である。
このように構成された光モジュール１００Ｂでは、波長ロッカー４をレーザ素子２ａと同一の長手方向上の軸に配置する必要がないため、光モジュール１００で採用している部品よりも幅方向に大きい同種部品（たとえばコヒーレントミキサ３１に対するコヒーレントミキサ３１Ｂ）を採用しつつ、筐体１の幅方向におけるサイズである幅Ｗを１５ｍｍ以下に保ったまま、長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
(実施形態４)
図５は、実施形態４に係る光モジュール１００Ｃの内部構成を示す模式図である。光モジュール１００Ｃは、実施形態３に係る光モジュール１００Ｂと類似の構成を有する。
光モジュール１００Ｃのコンポーネントについては、光モジュール１００Ｂのコンポーネントと比較すると、ビームスプリッタ４１、ミラー４２は収容されておらず、コヒーレントミキサ３１Ｂはコヒーレントミキサ３１Ｃに置き換えられ、レンズ４４が追加されている。
光モジュール１００Ｃでは、筐体１の内部にこれらのコンポーネントが実装され、上蓋部１ｅを取り付けて気密封止される。
光モジュール１００Ｃは、上記実施形態と同様に光トランシーバとして構成されている。以下、各コンポーネントの構成および機能について説明する。
（光トランスミッタ）
まず、光トランスミッタとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。なお、光モジュール１００と同じ構成および機能を有するものについては適宜記載を省略する。
レーザ素子２ａは、レーザ光Ｌ１を筐体１の長手方向後側に出力する。また、レーザ素子２ａは、レーザ光Ｌ２を筐体１の長手方向前側に出力する。モニタＰＤ４０は、レーザ光Ｌ２を受光し、その受光強度に応じた電流信号を出力する。
レンズ６はレーザ光Ｌ１をコリメートして光アイソレータ７に出力する。
光アイソレータ７はレーザ光Ｌ１を透過し、ビームスプリッタ４３に入力させる。ビームスプリッタ４３は、レーザ光Ｌ１の大部分をレンズ１０に向けて透過し、一部を反射してレーザ光Ｌ１６としてコヒーレントミキサ３１Ｃに出力する。レンズ１０はレーザ光Ｌ１を集光して変調器１１に入力させる。
レーザ光Ｌ１６はコヒーレントミキサ３１Ｃに入力された後、一部が分岐されてレーザ光Ｌ１７としてコヒーレントミキサ３１Ｃの長手方向前側の側面から出力する。
レンズ３は、レーザ光Ｌ１７を集光して波長ロッカー４に入力させる。波長ロッカー４は、レーザ光Ｌ１７を３つに分岐し、その一つをＰＤアレイ５に出力し、他の二つのそれぞれを、２つのフィルタのそれぞれを通過させてからＰＤアレイ５に出力する。
ＰＤアレイ５の３つのＰＤのそれぞれは、波長ロッカー４が出力する３つのレーザ光のそれぞれを受光し、受光強度に応じた電流信号を出力する。
レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、幅方向に並列に配置されている。また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１７の出力位置、すなわちレーザ光Ｌ１の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１７の入力位置とが、幅方向において互いに異なるように配置されており、レーザアセンブリＬＡＡを構成している。
変調器１１および変調器ドライバ１２は、筐体１の長手方向に直列に配置されて変調部Ｍを構成している。終端器１３は変調器１１を電気的に終端する。
変調器１１は、変調光Ｌ３１、Ｌ３２を出力する。変調器１１は、折り返し構造を有する。その結果、変調器１１は、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置とが、長手方向前側に位置する同一の側面に配置されているものとなる。変調器１１の長手方向前側に位置する側面は、筐体１の長手方向前側における側壁部１ｃと略平行である。
レンズ１４、ビームスプリッタ１６、レンズ１５、偏波ビームコンバイナ１７、モニタＰＤ１８、１９、ビームスプリッタ２０の構成および機能は光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
信号光出力ポート１ａは、ビームスプリッタ２０を透過した出力信号光Ｌ４の入力を受け付け、筐体１の外部に出力する。
（光レシーバ）
つぎに、光レシーバとして機能するコンポーネントの構成および機能について説明する。
信号光入力ポート１ｂは、外部から入力信号光Ｌ５の入力を受け付け、レンズ３０に出力する。レンズ３０は入力信号光Ｌ５を集光してコヒーレントミキサ３１Ｃに入力させる。
一方、ビームスプリッタ４３から入力されたレーザ光Ｌ１６の、分岐された他の一部は、局所光として使用される。
コヒーレントミキサ３１Ｃは、略直方体形状のものであり、その長手方向が筐体１の長手方向と略一致するように配置されている。コヒーレントミキサ３１Ｃでは、局所光となるレーザ光Ｌ１６の入力位置が配置される側面が、変調器１１における、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が配置された側面と略垂直である。
コヒーレントミキサ３１Ｃは、４つの処理信号光を生成し、バランスドＰＤアレイ３５に出力する。コヒーレントミキサ３１Ｃは、入力された入力信号光Ｌ５の一部を分岐して、モニタＰＤ３４に出力するように構成されている。モニタＰＤ３４は、入力信号光Ｌ５の強度モニタのために使用される。
バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６の構成および機能は、光モジュール１００の対応するコンポーネントの構成および機能と同じなので説明を省略する。
コヒーレントミキサ３１Ｃ、バランスドＰＤアレイ３５およびＴＩＡ３６は、筐体１の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部ＯＰＣを構成している。
この光モジュール１００Ｃでは、レーザ素子２ａは、筐体１において信号光出力ポート１ａが設けられた側（長手方向前側）とは反対の方向（長手方向後側の方向）にレーザ光Ｌ１を出力するように配置されている。また、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の幅方向において、コヒーレントミキサ３１Ａの幅方向中心線ＣＬ１と変調器１１の幅方向中心線ＣＬ２との間に配置されている。また、変調器１１は折り返し構造を有する。
また、レーザ素子２ａと波長ロッカー４とは、レーザ素子２ａにおける、波長ロッカー４に入力されるレーザ光Ｌ１７（レーザ光Ｌ１）の出力位置と、波長ロッカー４におけるレーザ光Ｌ１７の入力位置とが、幅方向において互いに異なるように配置されている。また、変調部Ｍと光処理部ＯＰＣとは筐体１の幅方向において並列に配置されている。また、変調器１１は、レーザ光Ｌ１の入力位置と変調光Ｌ３１、Ｌ３２の出力位置が、同一の側面に配置されている。また、当該側面と、コヒーレントミキサ３１Ｃのレーザ光Ｌ１７（局所光）が入力される側面が略垂直である。
このように構成された光モジュール１００Ｃでは、波長ロッカー４をレーザ素子２ａと同一の長手方向上の軸に配置する必要がないため、光モジュール１００よりも少ない部品手数かつ、光モジュール１００で採用している部品よりも幅方向に大きい部品を採用しつつ、筐体１の幅方向におけるサイズである幅Ｗを１５ｍｍ以下に保ったまま，長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
（検査方法)
図６は、実施形態２～４に係る光モジュール１００Ａ～１００Ｃを組み立てる際の検査方法を示す模式図である。例えば、筐体１内にレーザ素子２ａを配置する際に、光軸変換素子ＯＣを利用する。光軸変換素子ＯＣは、入力されたレーザ光Ｌ１の光軸の位置を変換し、入力された方向とは反対の方向に出力する素子である。このような素子を用いることで、レーザ光Ｌ１の光軸位置（高さ方向、幅方向）の精度を検証でき、ビーム品質も確認可能である。具体的には、レーザ光Ｌ１を信号光出力ポート１ａから筐体１の外部に出力させて機器等で観測することによって、レーザ光Ｌ１を光軸位置精度やビーム品質を検査できる。これにより、小型かつ高品質な光トランシーバの組み立てを実現できる。
（実施形態５）
図７は、実施形態５に係る光モジュールの外観を示す模式図である。この光モジュール１００Ｄは、図１に示す光モジュール１００と同様に、信号光出力ポート１ａと、信号光入力ポート１ｂと、側壁部１ｃと、底板部１ｄと、上蓋部１ｅと、端子部１ｆとを有する筐体１を備えている。筐体１の内部には、上述した実施形態１～５のいずれかに係る光モジュールの筐体内部に収容されたものと同じコンポーネントが収容されている。
光モジュール１００Ｄは、さらに、２枚のフレキシブル電気基板５１と、板状の電気基板５２と、制御器５３とを備えている。２枚のフレキシブル電気基板５１は、配線パターンが形成されており、端子部１ｆと電気基板５２とを電気的に接続している。電気基板５２は、配線パターンが形成されているとともに、筐体１の上蓋部１ｅ側に制御器５３が実装されている。制御器５３は、光モジュール１００Ｄの動作を制御するものであり、たとえばＩＣを含んで構成されている。制御器５３は、端子部１ｆ、フレキシブル電気基板５１、および電気基板５２を介して、筐体１の内部のコンポーネントと電気的に接続されている。また、制御器５３は、図示しない上位装置とコネクタピン等を介して電気的に接続されている。制御器５３は、たとえば上位装置から指令信号を受信し、かつ筐体１の内部に収容されたＰＤ等から電気信号を受信する。制御器５３は、これらの受信した信号に基づいて、光モジュール１００Ｄの動作、主には光トランスミッタの動作を制御する。
このように、制御器５３は、筐体１の高さ方向において、レーザ素子、波長ロッカー、変調器、コヒーレントミキサ、光電素子およびＴＩＡが実装される側とは反対側に実装される。
このように構成された光モジュール１００Ｄでは、筐体１の幅方向におけるサイズを１５ｍｍ以下にできる。好ましくは、長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
（実施形態６）
図８は、実施形態６に係る光モジュールの外観を示す模式図である。この光モジュール１００Ｅは、図７に示す実施形態５に係る光モジュール１００Ｄの構成において、フレキシブル電気基板５１を複数のリードピン５４に置き換えた構成を有する。
このように構成された光モジュール１００Ｅでは、筐体１の幅方向におけるサイズを１５ｍｍ以下にできる。好ましくは、長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
（実施形態７）
図９は、実施形態７に係る光モジュールの外観を示す模式図である。この光モジュール１００Ｆは、図７に示す実施形態５に係る光モジュールの構成において、２枚のフレキシブル電気基板５１および電気基板５２を、１枚のフレキシブル電気基板５５に置き換えた構成を有する。制御器５３はフレキシブル電気基板５５に実装される。
このように構成された光モジュール１００Ｆでは、筐体１の幅方向におけるサイズを１５ｍｍ以下にできる。好ましくは、長手方向における筐体最後部から光学的基準面までの長さを３５ｍｍ以下とでき、かつ高さを６．５ｍｍ以下とできる。これにより、ＭＳＡにおける次世代の規格であるＱＳＦＰ－ＤＤ規格に準拠する光トランシーバを実現できる。
なお、上記実施形態では、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４は、筐体１の幅方向において、コヒーレントミキサの幅方向中心線と変調器の幅方向中心線との間に配置されている。ただし、本発明はこれに限られず、レーザ素子２ａおよび波長ロッカー４のいずれか一方のみが、２つの幅方向中心線の間に配置されていてもよい。
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
本発明は、光トランシーバのような光学装置用の光モジュールとして、利用することができる。
１ 筐体
１ａ 信号光出力ポート
１ｂ 信号光入力ポート
１ｃ 側壁部
１ｄ 底板部
１ｅ 上蓋部
１ｆ 端子部
２ チップオンサブマウント
２ａ レーザ素子
２ｂ サブマウント
３、６、１０、１４、１５、３０、３３、４４ レンズ
４ 波長ロッカー
５ ＰＤアレイ
７ 光アイソレータ
８、１６、２０、４１、４３ ビームスプリッタ
９、３２、４２ ミラー
１１ 変調器
１２ 変調器ドライバ
１３ 終端器
１７ 偏波ビームコンバイナ
１８、１９、２１、３４、４０ モニタＰＤ
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ コヒーレントミキサ
３５ バランスドＰＤアレイ
３６ トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）
５１、５５ フレキシブル電気基板
５２ 電気基板
５３ 制御器
５４ リードピン
１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ 光モジュール
ＣＬ１、ＣＬ２ 幅方向中心線
Ｌ１、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５、Ｌ１６、Ｌ１７、Ｌ２、Ｌ３ レーザ光
Ｌ３１、Ｌ３２ 変調光
Ｌ４ 出力信号光
Ｌ５ 入力信号光
ＬＡ、ＬＡＡ レーザアセンブリ
Ｍ 変調部
ＯＰ、ＯＰＡ、ＯＰＢ、ＯＰＣ 光処理部

Claims (8)

  1. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記レーザ素子は、前記筐体において前記光出力部が設けられた側とは反対の方向に前記レーザ光を出力するように配置されていることを特徴とする光モジュール。
  2. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように並列に配置されており、
    前記レーザ素子または前記波長検出器は、前記筐体の筐体幅方向において、前記コヒーレントミキサの幅方向中心線と前記変調器の幅方向中心線との間に配置されていることを特徴とする光モジュール。
  3. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記変調器は入力された光の進行方向が内部で折り返す折り返し構造を有することを特徴とする光モジュール。
  4. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記筐体内で、少なくとも２つの光の光軸が交差するように構成されていることを特徴とする光モジュール。
  5. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記レーザ素子および前記波長検出器は、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の筐体幅方向において互いに異なるように配置され、
    前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の筐体長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、
    前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の筐体長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、
    前記変調部と前記光処理部とは前記筐体幅方向において並列に配置されており、
    前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、
    前記コヒーレントミキサは、前記入力信号光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略平行である
    ことを特徴とする光モジュール。
  6. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記レーザ素子および前記波長検出器は、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の幅方向において互いに異なるように配置され、
    前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、
    前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、
    前記変調部と前記光処理部とは前記筐体幅方向において並列に配置されており、
    前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、
    前記コヒーレントミキサは、前記局所光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略垂直である
    ことを特徴とする光モジュール。
  7. レーザ光を出力するレーザ素子と前記レーザ素子を搭載するサブマウントとを備えるチップオンサブマウントと、
    前記レーザ素子から出力されるレーザ光が入力され、入力されたレーザ光の波長を検出するための波長検出器と、
    前記レーザ光を変調して変調光を生成する変調器と、
    前記変調器を駆動する変調器ドライバと、
    外部から入力された入力信号光と局所光とが入力され、前記入力信号光を処理して処理信号光を生成するコヒーレントミキサと、
    前記処理信号光を電流信号に変換する光電素子と、
    前記電流信号を電圧信号に変換するトランスインピーダンスアンプと、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、前記変調器ドライバ、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプを内部に実装して気密封止され、前記変調光を含む出力信号光を出力する光出力部と前記入力信号光が入力される光入力部とを有し、筐体長手方向と垂直な筐体幅方向におけるサイズが１５ｍｍ以下の筐体と、
    を備え、
    前記チップオンサブマウント、前記波長検出器、前記変調器、および前記コヒーレントミキサは、それぞれ、幅方向における幅よりも長手方向における長さが長く、かつ前記筐体の筐体幅方向において、それぞれの長手方向が略前記筐体長手方向を向くように配置されており、
    前記チップオンサブマウントおよび前記波長検出器は、前記筐体の長手方向に略平行に直列に配置されるとともに、前記レーザ素子における前記波長検出器に入力されるレーザ光の出力位置と前記波長検出器における前記レーザ光の入力位置とが前記筐体の幅方向において略一致するように配置されて、レーザアセンブリを構成し、
    前記変調器および前記変調器ドライバは、前記筐体の筐体長手方向に略平行に直列に配置されて変調部を構成し、
    前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプは、前記筐体の筐体長手方向に略平行に直列に配置されて光処理部を構成し、
    前記レーザアセンブリと前記変調部と前記光処理部とは前記筐体幅方向において並列に配置されており、
    前記変調器は、前記レーザ光の入力位置と前記変調光の出力位置とが、同一の側面に配置されており、
    前記コヒーレントミキサは、前記入力信号光が入力される側面が、前記変調器の前記側面と略平行である
    ことを特徴とする光モジュール。
  8. 前記筐体の高さ方向において、前記レーザ素子、前記波長検出器、前記変調器、前記コヒーレントミキサ、前記光電素子および前記トランスインピーダンスアンプが実装される側とは反対側に実装され、当該光モジュールの動作を制御する制御器を備えることを特徴とする請求項１～７のいずれか一つに記載の光モジュール。
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