JPH1130722A

JPH1130722A - 光モジュール

Info

Publication number: JPH1130722A
Application number: JP9186148A
Authority: JP
Inventors: Yasubumi Yamada; 泰文山田; Ikuo Ogawa; 育生小川; Fumihiro Ebisawa; 文博海老澤; Akira Himeno; 明姫野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-07-11
Filing date: 1997-07-11
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】光通信に用いる高性能ハイブリッド光集積モ
ジュールを提供することを課題とする。【解決手段】基板上の対向する位置に光入力端および
光出力端を有する能動光素子と、入力光接続部，能動光
素子入力接続部，能動光素子出力接続部、および、出力
接続部を有する受動光回路とを含み、該受動光回路の能
動光素子入力接続部と該能動光素子の光入力端とを光結
合し、該受動光回路の能動光素子出力接続部と該能動光
素子の光出力端とを光結合して構成した光モジュールに
おいて、上記受動光回路の能動光素子入力接続部１２お
よび能動光素子出力接続部１３での光軸が、上記入力光
接続部１１からの入力光の光軸および出力光接続部１４
からの出力光の光軸と、平行にならないように能動光素
子入力接続部１２，能動光素子出力接続部１３を配置し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信に用いる高
性能ハイブリッド光集積モジュールの構成法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高性能な光モジュールの実現手段
として、石英系光導波回路（PLC:Planar Lightwave Cir
cuit）等の受動光回路と半導体光素子等の能動光素子と
を組み合わせるハイブリッド光集積技術への関心が高ま
っている。これまで石英系ＰＬＣと、半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）やフォトディテクタ（ＰＤ）とを組み合わせた光送
受信モジュールの開発が進められてきた。これに加え
て、光アンプや光変調器のような光入力／光出力型の能
動光素子を用いたハイブリッド集積回路が実現すれば、
その応用範囲は一層拡大する。

【０００３】図８は、石英系ＰＬＣ上に半導体光アンプ
（SOA:Semiconductor Optical Amplifire)を搭載して構
成したハイブリッド集積型４×４光スイッチの構成図で
ある［Y. Yamada et. ai., J. Lightwave Technol. vo
l. 10, pp. 383-390, 1992 ］。図８中、符号１は石英
系ＰＬＣ基板であり、１０は光導波路、１１は入力光接
続部、１２は能動光素子入力接続部、１３は能動光素子
出力接続部、１４は出力光接続部、３０は入力光ファイ
バおよび４０は出力光ファイバを各々図示する。また、
２は能動光素子であり、この例ではＳＯＡを搭載してあ
る。

【０００４】ところで図８の光モジュールでは、石英系
ＰＬＣ上の入力光ファイバ接続部１１からの入力光の光
軸と平行にＳＯＡの光軸が配置されている。また、出力
光接続部１４での出力光の光軸も、上記の各光軸と平行
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図８のような、両端結
合型の能動光素子を搭載したハイブリッド光モジュール
において、各光結合部の光軸が平行に配置されていると
以下の問題が生じる。すなわち、入力光接続部１１にお
いて光導波路１０に結合しなかった光、および、能動光
素子入力接続部１２において能動素子に結合しなかった
光が、ともに漏れ光となって石英系ＰＬＣ基板中を伝わ
り、その一部が出力光接続部１４に接続した出力光ファ
イバに入力する。図８の光スイッチでこのような事態が
発生すると、本来は光信号が遮断すべきＯＦＦ状態であ
っても微弱な光信号が光スイッチを伝搬して、この結
果、消光比が劣化するという問題が発生する。

【０００６】また、両端結合型の光素子として光変調器
を用いた場合には、漏れ光が再び出力光ファイバに結合
すると、出力変調信号の振幅が小さくなると云う問題が
生じる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、受動光回路基板を伝わる漏れ光が、再び出力光
ファイバに結合させない構造をとることが重要である。
上記のように、漏れ光の主要発生箇所は、入力光接続部
と能動素子入力接続部である。そこで、本発明では、こ
れらの場所で発生した漏れ光が、信号光の伝搬経路に結
合しないように、各構成要素の光軸を傾けて配置するよ
うにしたのである。すなわち、本発明の請求項１によれ
ば、本発明の光モジュールでは、基板上の対向する位置
に光入力端および光出力端を有する能動光素子と、入力
光接続部，能動光素子入力接続部，能動光素子出力接続
部、および、出力光接続部を有する受動光回路とを含
み、該受動光回路の能動光素子入力接続部と該能動光素
子の光入力端とを光結合し、該受動光回路の能動光素子
出力接続部と該能動光素子の光出力端とを光結合して構
成した光モジュールにおいて、上記受動光回路の能動光
素子入力接続部および能動光素子出力接続部での光軸
が、上記入力光ファイバ接続部からの入力光の光軸およ
び出力光ファイバ接続部からの出力光の光軸と、平行に
ならないように能動光素子入力接続部，能動光素子出力
接続部を配置したことを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項２によれば、この際、上記
受動光回路の能動光素子入力接続部および能動光素子出
力接続部での光軸は、上記入力光接続部からの入力光の
光軸および出力光接続部からの出力光の光軸と直交する
ように、能動光素子入力接続部，能動光素子出力接続部
を配置してもよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を説明
する光モジュールの構成図であって、石英系ＰＬＣ基板
１上に、能動光素子２を搭載したものである。能動光素
子２は、能動光素子入力接続部１２及び能動光素子出力
接続部１３において石英系導波路１０と互いの光軸を一
にして光結合されている。そして、入力光ファイバ３０
及び出力光ファイバ４０を含む全体で光モジュールを構
成している。

【００１０】ここで、能動光素子２の入力接続部１２と
出力接続部１３の光軸ＰＱと、入力光接続部１１の光軸
ＭＮ及び出力光接続部１４の光軸ＲＳとは平行ではなく
角度θを有するように配置される。このため、能動光素
子２からの漏れ光は、たとえその一部が出力光ファイバ
接続部１４に到達したとしても、漏れ光伝搬軸と出力光
ファイバ４０の光軸の角度ずれにより、この漏れ光成分
が出力光ファイバ４０に結合する量は著しく低下する。
同時に、入力光接続部１１と出力光接続部１４は互いに
直接向き合わないように配置されるので、漏れ光の伝搬
軸と出力ファイバ４０の光軸の位置ずれにより、入力光
接続部１１で生じた漏れ光が出力光ファイバ４０に結合
する量も著しく低下する。この結果、高性能な光モジュ
ールが実現できる。

【００１１】このように、能動光素子の入力光および出
力光の光軸と、入力光接続部および出力光接続部の光軸
とが、平行ではなく角度を有するように配置すると、た
とえ、能動光素子からの漏れ光の一部が出力光ファイバ
接続部に到達したとしても、この光成分が出力光ファイ
バの伝搬光の結合することはない。この結果、高性能な
ハイブリッド光モジュールが実現できる。

【００１２】さらに、能動光素子の光軸と光ファイバ接
続部との光軸を傾けて配置する際に、両者を直交するよ
うに配置すれば、上記の効果を一層高めることができ
る。それに加えて、この配置は、能動光素子を受動光回
路基板に搭載する実装工程を容易にする作用も有する。
一般に、能動光素子を受動光回路基板上に搭載するに
は、光素子搭載装置に用いる必要がある。この種の装置
は、Ｘ−Ｙ（縦−横）の２軸の微動動作を基本として、
これに若干の角度修正機構をもつ、上記の能動光素子の
直交配置を採用すれば、搭載にあたって、搭載装置の基
本動作のみで素子搭載を行うことが可能となり、実装調
芯速度が向上するのである。

【００１３】

【実施例】

［実施例１］図２は、本発明の実施例であるハイブリッ
ド光モジュールの構成図を示す。１は石英系ＰＬＣ基
板、１０はその基板上に石英系光導波路である。１１は
入力光接続部、１２は能動光素子入力接続部、１３は能
動光素子出力接続部、１４は出力光接続部である。ま
た、２は石英系ＰＬＣ基板１上に搭載した能動光素子で
あり、本実施例では、４チャネルの半導体光アンプ（Ｓ
ＯＡ）を搭載してある。また、３０は入力光ファイバ、
４０は出力光ファイバである。このモジュール全体とし
て、４チャネル光アンプモジュールを構成している。こ
のモジュールの構成上の特徴は、入力光接続部１１にお
ける光軸ＭＮおよび出力光接続部１４における光軸ＲＳ
が、能動光素子入力接続部１２と出力接続部１３での光
軸ＰＱと概ね直交するように配置されていることであ
る。

【００１４】このような構成となっているので、図２に
示すように、入力光ファイバ接続部で発生した漏れ光
は、入力光接続部１１に対向する基板上の領域Ａに伝搬
する。したがって、基板上に搭載した能動光素子２であ
るＳＯＡにこの漏れ光成分は到達しない。また、能動光
素子入力接続部１２および能動光素子出力接続部１３で
発生した漏れ光は基板上の領域Ｂに伝搬する。したがっ
て、この漏れ光成分は出力光接続部１４には到達しな
い。したがって、この構成を採用することにより、出力
光ファイバ４０に結合する漏れ光成分を著しく低減する
ことが可能となった。

【００１５】この効果は、図２の光アンプモジュールを
光ゲートスイッチとして用いるとき顕著に発揮される。
すなわち、光アンプは電流注入時には光信号を透過／増
幅させるが、電流を注入しないときには光信号を吸収し
遮断する。したがって、この性質を利用して光スイッチ
として用いることができる。さて、このような光スイッ
チの立場で重要な特性は、電流を注入しスイッチＯＮ状
態としたときの光出力強度と、電流を注入しないＯＦＦ
状態の光出力強度の比、すなわち、消光比である。漏れ
光が存在するときには、ＯＦＦ状態であっても若干の光
が透過してしまうので消光比が劣化することが問題であ
った。

【００１６】図２の光モジュールで、光スイッチ特性を
評価したところ、ＯＮ状態でのモジュール利得は１０ｄ
Ｂ、一方ＯＦＦ状態での利得は−３５ｄＢ（すなわち、
３５ｄＢの損失）であり、この両者の比である消光比は
４５ｄＢが得られた。なお、比較のために、光モジュー
ルの各接続部での光軸を平行に配置した図３に示す従来
の平行型配置のモジュールを製作し、同様の特性を評価
したところ、ＯＦＦ状態での利得は１０ｄＢ、ＯＮ状態
での利得は−２５ｄＢであり、消光比は３５ｄＢであっ
た。

【００１７】［実施例２］図４は、本発明の第２の実施
例である光モジュールの構成図である。このモジュール
は、実施例１と同様に石英系ＰＬＣ基板１上に能動素子
２としてＳＯＡを搭載したものである。入力光接続部１
１，出力光接続部１４の光軸が、能動光素子入力接続部
１２および出力接続部１３と概ね直交するように配置し
た点は、実施例１と共通である。本実施例では、出力光
接続部１４を、基板上の入力光接続部１１と同一端面側
に設けたことが実施例１と異なる。このようにすると、
光モジュールへの入力光の伝搬方向とモジュールからの
出力光の伝搬方向が１８０°異なるために、漏れ光を遮
断する効果が一層高まる。

【００１８】［実施例３］図５は、本発明の第３の実施
例の光モジュールの構成図である。１は石英系ＰＬＣ基
板であり、この基板１上にはに石英系光導波路１０を用
いて２つのアレイ導波路格子回路（Ａｒｒａｙｅｄｗ
ａｖｅｇｕｉｄｅｇｒａｔｉｎｇ：ＡＷＧ）５０−
１，５０−２が形成されてあり、その間に能動光素子２
としてＳＯＡアレイがハイブリッド集積されている。本
実施例は、実施例１および２と比べて、ＰＬＣの構成が
複雑になっている。しかし、ＰＬＣの構成が複雑になろ
うとも、ハイブリッド光集積回路における漏れ光の主要
発生箇所は、異種光素子間の光結合部分すなわち、入力
光接続部１１、能動光素子入力接続部１２、能動光素子
出力接続部１３および出力光接続部１４である。したが
って、これらの各接続部における光軸が非平行となるよ
うに配置すれば漏れ光の影響は抑制できる。そこで、本
実施例においても、入力光接続部１１における光軸およ
び出力光接続部１４における光軸が、能動光素子入力接
続部と出力接続部での光軸と概ね直交するように配置し
てある。

【００１９】この光モジュールは、入力光ファイバから
入力された波長の異なる４波の信号光のうちから、任意
の波長を透過させる可変周波数フィルタとして機能す
る。すなわち、波長多重された信号光は、初段のＡＷＧ
５０−１で波長毎に４本の光導波路に分離して導かれた
後、分波された各波長が通過する各導波路中に配置され
たＳＯＡに電流を流しＯＮ状態とすることにより、所望
の波長のみを抜き出したのち、後段のＡＷＧ５０−２で
１本の光導波路に合波し出力ファイバ４０に伝搬させる
のである。この際、漏れ光が大きいと、本来遮断したい
波長の信号が完全に遮断されなくなる。しかし、本発明
の構成により漏れ光が防止できるので、優れたフィルタ
特性が発揮できるのである。

【００２０】なお、この光モジュール機能は、図５のよ
うに１枚のＰＬＣ基板上にすべての機能を集積すること
のほかに、図６に示すように、第１ＡＷＧ部６０−１、
ＳＯＡモジュール部６０−２、第２ＡＷＧ部６０−３の
３つの部分に分離して別基板上に製作したＰＬＣを、最
後に直接接続させて実現しても良い。この際には、ＳＯ
Ａモジュール部６０−２として実施例１で示した構造の
モジュールを採用すれば、漏れ光の影響のないフィルタ
特性に優れた光モジュールが実現できる。

【００２１】［実施例４］図７は、本発明の第４の実施
例である光モジュールの構成図である。この実施例で
は、受動光回路基板１上に、２種の能動光素子２および
能動光素子２１が直列に搭載されている。一方の能動光
素子２は、光変調器であり、光入力／光出力の両端結合
型光素子である。また、他方の能動光素子２１は、ＬＤ
アレイであり、片端結合型光素子である。受動光回路
は、入力光接続部１１、能動光素子入力接続部１２およ
び能動光素子出力接続部１３、および出力光接続部１４
を有する。この光モジュールは、ＬＤアレイ２１の出力
光を変調器２で外部変調をかける光モジュールである。
ＬＤアレイ２１からの出力光からの漏れ光が出力光ファ
イバ４０に漏れ込むと、光モジュールからの変調信号の
振幅が小さくなることから、性能向上のためには、漏れ
光を出力光ファイバに結合させないことが重要である。

【００２２】そこで、本実施例においても、これまで述
べた各実施例と同様に、入力光接続部１１および出力光
接続部１４の光軸と、能動光素子入力接続部１２および
能動光素子出力接続部１３の光軸が互いに直交するよう
に配置するとともに、入力光接続部１１と出力光接続部
１４の位置を、互いに直接向き合わないように位置して
ある。これらの配置をとることにより、漏れ光が出力光
ファイバに結合しないようにすることができる。

【００２３】［実施例５］図８は、実施例４の光モジュ
ール機能を、若干異なる配置で実現したものである。構
成部品は、実施例４と全く同一である。本実施例が実施
例４と異なる点は、入力光接続部１１および出力光接続
部１４の光軸と、能動光素子入力接続部１２および能動
光素子出力接続部１３の光軸は、互いに平行にならない
ように概ね４５°傾けて設定してあるが、直交はしてい
ないことである。直交はしていないが、この光軸間の傾
き角４５°は、ＬＤ出力光のファーフィールド径および
光変調器２のファーフィールド径より大きく設定してい
るので、漏れ光を防ぐ効果は十分に高い。このような配
置にすると、直交配置である図７のモジュールと比較し
て、基板の大きさを小さくすることができることが図８
の配置の利点である。

【００２４】一方、ＬＤと光変調器とが平行または直交
していない本実施例の配置は、能動光素子を受動光回動
基板に搭載する際に、実装工程が若干手間がかかるとい
う欠点がある。すなわち、光素子実装機では、通常、位
置合わせ機能をもつ微動部は、Ｘ−Ｙ（縦−横）駆動が
一般的である。角度調整については、このＸ方向および
Ｙ方向からの微少なずれを補正することを目的として、
回転軸の可動範囲を１０°以内に制限しているものが多
い。このために、本実施例のようにＸ−Ｙ軸と光軸方向
を合わせて搭載する光素子と、Ｘ−Ｙ軸から４５°程度
傾けて搭載する素子が共存する場合には、最初にＬＤを
搭載した後、光変調器に合わせて、作業者の手作業によ
り基板を回転しなければならなくなる。

【００２５】この結果、光素子搭載工程での労力が増大
するのである。一方、図５においては、ＬＤの光軸、お
よび、光変調器の光軸が直交しているとはいえ、ともに
Ｘ軸あるいはＹ軸のどちらかには平行であるので、ＬＤ
搭載後に基板を回転させる必要がなくなるのである。し
たがって、図７および８のどちらを採用するかは、許さ
れる基板の大きさと実装作業負担とを考慮して決定され
るべきである。

【００２６】

【発明の効果】以上、実施例を通して説明したように、
本発明によれば、両端結合型能動光素子を搭載するハイ
ブリッド光集積モジュールにおいて、両端結合型能動光
素子の光軸と受動光回路の入力接続端部および出力接続
端部の光軸と、非平行な状態に設定したので、受動光回
路上の各接続点で発生する漏れ光が、出力光ファイバに
結合することを防止できる。この結果、高性能な光モジ
ュールの実現が可能となった。

【００２７】また、特に両者の光軸を概ね直交するよう
に配置すると、漏れ光防止効果が向上するとともに、光
素子の実装工程も簡便になるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の光モジュールの構成図であ
る。

【図２】本発明の第１の実施例である光モジュールの構
成図。

【図３】光軸平行配置の光モジュールの構成例（比較
例）。

【図４】本発明の第２の実施例である光モジュールの構
成図。

【図５】本発明の第３の実施例である光モジュールの構
成図。

【図６】実施例３のモジュールの別種の構成図。

【図７】本発明の第４の実施例である光モジュールの構
成図。

【図８】本発明の第５の実施例である光モジュールの構
成図。

【図９】従来の両端結合型ハイブリッド光モジュールの
構成例。

【符号の説明】

１受動光回路基板２能動光素子１０受動光導波路１１入力光接続部１２能動光素子入力接続部１３能動光素子出力接続部１４出力光接続部２１能動光素子３０入力光ファイバ４０出力光ファイバ５０−１，５０−２アレイ導波路格子回路６０−１第１ＡＷＧ部６０−２ＳＯＡモジュール部６０−３第２ＡＷＧ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者姫野明東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上の対向する位置に光入力端および
光出力端を有する能動光素子と、入力光接続部，能動光素子入力接続部，能動光素子出力
接続部、および、出力接続部を有する受動光回路とを含
み、該受動光回路の能動光素子入力接続部と該能動光素子の
光入力端とを光結合し、該受動光回路の能動光素子出力
接続部と該能動光素子の光出力端とを光結合して構成し
た光モジュールにおいて、上記受動光回路の能動光素子入力接続部および能動光素
子出力接続部での光軸が、上記入力光接続部からの入力
光の光軸および出力光接続部からの出力光の光軸と、平
行にならないように能動光素子入力接続部，能動光素子
出力接続部を配置したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】上記受動光回路の能動光素子入力接続部
および能動光素子出力接続部での光軸は、上記入力光接
続部からの入力光の光軸および出力光接続部からの出力
光の光軸に対して、直交するように能動光素子入力接続
部，能動光素子出力接続部を配置したことを特徴とする
請求項１記載の光モジュール。