JPS62121409A - 光モジユ−ル - Google Patents

光モジユ−ル

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JPS62121409A
JPS62121409A JP26110985A JP26110985A JPS62121409A JP S62121409 A JPS62121409 A JP S62121409A JP 26110985 A JP26110985 A JP 26110985A JP 26110985 A JP26110985 A JP 26110985A JP S62121409 A JPS62121409 A JP S62121409A
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JP
Japan
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optical
wavelength
waveguide
optical signal
semiconductor
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JP26110985A
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English (en)
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Katsuyuki Imoto
克之 井本
Minoru Maeda
稔 前田
Hiroyoshi Matsumura
宏善 松村
Hiroaki Inoue
宏明 井上
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/12007Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind forming wavelength selective elements, e.g. multiplexer, demultiplexer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29331Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by evanescent wave coupling
    • G02B6/29332Wavelength selective couplers, i.e. based on evanescent coupling between light guides, e.g. fused fibre couplers with transverse coupling between fibres having different propagation constant wavelength dependency
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、光波長多重伝送に用いられる光合分波部を含
んだ光モジュールにおいて、各チャ4ル間の漏話減衰量
を大きくとれる光モジユール方式〔発明の背景〕 光フアイバ通信における光波長多重伝送技術は経済化を
はかる上で重要である。上記光波長多重伝送において、
光合分波器、半導体発光素子、受光素子を含んだ光モジ
ュールは必須のデバイスである。
第1図は従来の双方向波長多重伝送方式の構成図である
。これは矢印20方向に波長λ3の光信号会、矢印21
方向に波長λl、λ2の光信号を伝送させる3波長双方
向伝送方式である。7,8け光合分波器、1,2.3は
波長λ!、λ2゜λ3の光送信部、 4. 5. 6は
波長λ1.λ2゜λ、の光信号を受信する光受信部、9
は光7アイパである。この構成で問題となるのは、光合
分波器7,8内に破線で示したように、光モジュール2
2.23内において、光合分波器を介して不要な光信号
が光受信部に漏洩し、漏話が生じることである。そのた
め、λ1.λ2.λ3の波長間隔を出来る限り広くシ、
かつ光合分波器の阻止域減衰tt大きくとることが行わ
れている。ところが。
将来のモノリシック型光モジュールを考えた場合。
元金分波器の阻止域減衰量を40dB以上とることは現
状技術では困難なことであシ、まったく見通しが得られ
ていなかった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、前記問題点を解決させることにある。
すなわち、光合分波素子、@光素子、受光素子を一体化
したモノリシック型双方向伝送用光モジュールにおいて
、漏話減衰量を大きくとれる構成法を提供することにあ
る。
〔発明の概要〕
本発明は、第2図に示す半導体の吸収特性の波長依存性
(大原、木村二光通信、コロナ社、昭和56年11月発
行、P123)に着目したものである。すなわち、吸収
係数が波長によって急激に変化しており、すべての材料
が長波長側で損失が少なく、短波長側で大きな吸収をも
つ、いわゆる長波長帯通過型フィルタ特性を有している
。したがって、受光素子の前にこれら材料の半導体を設
け、短波長帯の不要波光信号を抑圧するように用いれば
、漏話減衰量を大きくとることができる。
上記半導体は受光素子用の半導体であるので、材料の組
成比を変えるだけで、不要波光信号波長を抑圧すること
ができる。製作が非常に容易で、構成も簡単である。
なお、従来技術として、第3図に示すように。
光波長多重通信用の光検出器として、所定波長域の光を
吸収して検出するとともに該所定波長域よシ長及長域の
光を透過する第1の光検出素子(シリコン光検出素子)
と、前記所定波長域よシ長波長域の光を検出する第2の
光検出素子(ゲルマニウム光検出素子)とからなり、前
記第1の光検出素子が入射側になるように前記第2の光
検出素子上に重ね合わせた光検出器(%開昭55−30
829)かめるが、2つの光検出器間の漏話減衰量を大
きくとることは不可能であり、それぞれの光検出器に不
要な光信号を検出し、漏話が生じるという問題点があっ
た。
〔発明の実施例〕
第4図に本発明の双方向伝送用光モジュールの一実施例
を示す。これは第1図の光モジュール11を具体化した
もので、3波長(λ1.λ2゜λ3、ただし、λl〉λ
2〉λ3.たとえば。
λ1.=□、55 ttm、λ2=□、3..。、λ3
=1.2μmとするン双方向モジュールである。(a)
f′i上面図、(b)は側面図である。半導体レーザ3
(電極。
情報入力供給端子は図示していないが、実際には当然台
まれている。)からの波長λ3の光信号は導波路18を
伝搬し、導波路19に入射し、矢印17のごとく移行し
てモジュール端面27に接続された光ファイバ(図示せ
ず)内へ送り込まれる。
逆に光フアイバ内を伝搬してきた波長λ1.λ2の光信
号はモジュール内に入シ、導波路19を伝搬する。そし
て方向性結合器型分波器28で波長λ1とλ2の信号は
分波され、波長λ1の光信号は矢印16−1のごとく、
波長λ2の光信号は矢印16−2のごとく伝搬する。な
お波長λ1゜λ2の光信号は導波路18内へは導波モー
ドがカットオフとなるように導波路18の厚み、幅が決
められているので伝搬しない。12は波長λ2゜λ3の
光信号をいちじるしく吸収し、波長λ1の光信号を通過
させるような半導体材料(たとえば第2図のInGaA
s  とInPの組合せによるInGaAsPでは、I
n、Ga、ASI  Fの各組成比の調合によシ%波長
1.0〜1.5μmの範囲にわたり、吸収係数の波長依
存特性を制御することが可能である。)で奪取された活
性導波路層を有する半導体素子である。また13は波長
λ3の光信号をいちじるしく吸収し、波長λ2の光信号
を通過させるような半導体材料(前述のInQaAsp
の各組成比の調合割合を変えることによって実現可能、
たとえば、12の素子に対して、Inを訣らし、Qaを
増やす。)で構成された活性導波路層を有する半導体素
子である。12,13の素子には電極および信号取出し
端子は設けられていない。
4は波長λlの光信号に対して最良の感度をもたせた受
光素子、5は波長λ2の光信号に対して最良の感度をも
たせた受光素子である。4と′5の受光素子には電圧印
加用電極を設けて、電圧印加と情報信号取出しができる
ように構成されている(ただし1図面には図示せず)。
3,4,5゜12.13はそれぞれInP基板21上に
InPバッファ層22を介し層形2されたInQaAs
Pによる活性導波路層23.InP中間層24゜InG
aA8Pによる受動導波路層25およびInPによるク
ラッド層26からなっている。セしてレーザ3の両端は
効率良くレーザ発振するようにへき開面構造に作られて
いる。矢印16−1のどとく伝搬した光信号には波長λ
1以外に、不要波光信号として波長λ2.λ3の光信号
が漏れて混入しているが、半導体素子12に入射するこ
とにより、これら不要波光信号はこの半導体素子12で
吸収され、波長λ1の希望信号のみが導波路14内を伝
搬し、受光素子4で情報信号に変換される。
また矢印16−2のごとく伝搬した光信号にも。
波長λ2の希望信号以外に、波長λ1.λ3の不要波光
信号が含まれているが、半導体素子13に入射すること
により、波長λ3の不要波光信号はこの半導体素子13
で吸収され、波長λ2の希望信号と波長λ1の不要波光
信号は通過してテーパ導波路15(導波路の厚み、ある
いは幅が光の伝搬方向に沿ってテーパ状に変化している
。)K入射する。このテーパ導波路15は波長λlの光
信号に対してカットオフとなるように厚み、あるいは幅
をテーパ状に変化させであるので、波長λ1の光信号は
この導波路15を伝搬するにつれて放射モードとなって
導波路15外へ放射される。したがって、受光素子5に
は波長λ2の光信′号のみが入射し、情報信号に変換さ
れる。
第5図は本発明の双方向伝送用光モジュールの別の実施
例を示したものである。これも第4図の光モジュール1
1を具体化したものである。これは第4図のように方向
性結合器型光分波器28を用いない実施例であり、導波
路19.半導体素子13、導波路14.受光素子5、導
波路14.半導体素子12.導波路14.受光菓子4を
縦続接続した構成である。受光索子5,4でそれぞれ希
望の波長λ2.λ!の光信号を受光することができる。
本発明は上記実施例に限定されない。たとえば波長多重
数は2、あるいは4以上の光モジュールにも適用Cさる
。半導体材料は、第2図に示すものも用いることができ
る。半導体レーザ3#−1″発光ダイオードであっても
よい。また光合分波素子は上記実施例以外に、グレーテ
ィング、プリズム。
テーパカプラ、積層型光結合器、誘電体多層膜フィルタ
、あるいはこれらの組合せからなるものでもよい。テー
パ導波路15の代わりに、グレーティング、ブラッグ反
射器、などを用いるか、あるいはこれらとテーパ導波路
を組合せてもよい。また導波路は埋め込み型、拡散型な
どでもよい。さらに半導体レーザ3%受光素子4,5ば
よく知られている集積2重導波路型を用いて導波路19
と結合させるようにすれば、より波長選択性が得られる
ので、希望信号の取出し、検出の波長選択性を強くする
ことができる。また第4,5図において、導波路14は
なくてもよく、お互いの活性導波路層が空間的に軸対向
するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光合分波素子、発光素子、受光素子を
一体化したモノリシック型双方向伝送用光モジュールに
おいて、簡易構成、製造容易な方法で、漏話減衰量を十
分に大きくとることが可能であり、品質劣化の少ない高
度情報伝送を期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は光波長多重双方向伝送方式の概略図。 第2図は各種半導体の吸収係数の波長依存性を示す図、
第3図は従来の光波長多重用の光検出器。 第4,5図は本発明の双方向伝送用光モジュールの実施
例である。 1〜3・・・光送信部、4〜6・・・光受信部、7,8
・・・光合分波器、9・・・光7アイパ、10.11・
・・光モジュール、12.13・・・半導体素子、14
,18゜19.20・・・導波路、15・・・テーパ導
波路、16−1.16−2.16−3.17・・・光の
伝搬方向を示す矢印、21・・・半導体基板、22・・
・バッファ層、23・・・活性導波路層、24・・・中
間層、25・・・受動導波路層、26・・・クラッド層
、27・・・端面。 百 1 図 1ρ                     /l
″1fJz  口 各種lし靭曖q数 ■ 3 図 Cの ζl−)                     
          CCCl4艷(〕”’−)   
                   571−* 
 (Jim)冨 4 図 ″fJ5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、希望信号波長λ_1の光信号を検出する受光素子の
    入射側導波路に該波長λ_1より短波長側の波長の不要
    光信号を吸収する活性導波路層を有する半導体素子を設
    け、該受光素子に該不要光信号が漏洩しないように抑圧
    するようにした光モジュール。 2、半導体素子と受光素子の間に導波路を介在させたこ
    とを特徴とする第1項記載の光モジュール。 3、導波路として、希望信号波長λ_1よりも長波長側
    の波長の不要光信号に対して導波モードがカットオフと
    なるように該導波路の厚み、あるいは幅、さらには屈折
    率の少なくとも1つを光伝搬方向に沿つてテーパ状にし
    たことを特徴とする第2項記載の光モジュール。 4、希望信号波長λ_1の光信号よりも短波長側の不要
    光信号を吸収する半導体素子、波長λ_1の希望信号受
    光用の受光素子、波長λ_1を含めた短波長側の不要光
    信号を吸収する半導体素子、波長λ_1よりも長波長側
    の希望信号受光用の受光素子を縦続接続して光分波器を
    構成したことを特徴とする第1〜2項記載の光モジュー
    ル。 5、各素子間に導波路を介在させたことを特徴とする第
    4項記載の光モジュール。 6、光合分波素子、半導体発光素子を含んだことを特徴
    とする第1〜5項記載の双方向伝送用光モジュール。
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