(57)【要約】  半導体光増幅器を組み込んだ光ファイバモジュールは、通常はプラグ接続可能である光ファイバトランシーバモジュールに関する標準規格に準拠している。モジュールは、第１及び第２光ファイバと接続可能で、かつ標準規格に準拠した光コネクタを備え、そして第１光ファイバから受信する入力光信号は、半導体光増幅器によって増幅され、そして第２光コネクタに供給されて第２光ファイバに沿って送信される。モジュールは更に、前記標準規格に準拠した物理形状を有する電気並列コネクタと、そして制御信号を電気並列コネクタから受信し、そして光増幅器の動作を制御する制御回路と、を備える。従って、モジュールを標準的な電気バックプレーンに光ファイバトランシーバモジュールと一緒に接続することにより、トランシーバモジュールの光学性能を向上させることができる。【選択図】図１
2009517700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバトランシーバモジュールに関する標準規格に準拠した外形形状を有する光ファイバモジュールであって、トランシーバモジュールは電気並列コネクタ、及び第１及び第２光ファイバとの接続を行なって入力光信号を第１光ファイバから受信し、そして出力光信号を第２光ファイバに沿って送信する機能を備える光コネクタを有し、そしてトランシーバモジュールは入力光信号を入力電気信号に変換し、そして出力電気信号を出力光信号に変換する機能を備え、
光ファイバモジュールは：
第１及び第２光ファイバとの接続を行なって入力光信号を第１光ファイバから受信し、そして出力光信号を第２光ファイバに沿って送信する機能を備え、かつ前記標準規格に準拠した第１及び第２光コネクタと、
光増幅器と、
第１光ファイバから受信する入力光信号を光増幅器に渡して増幅し、そして光増幅器から出力される増幅済み光信号を第２光コネクタに渡して出力光信号として第２光ファイバに沿って送信するように構成される光回路と、
前記標準規格に準拠した物理形状を有する電気並列コネクタと、
制御信号を電気並列コネクタから受信し、そして光増幅器の動作を前記制御信号に従って制御するように構成される制御回路と、
を備える光ファイバモジュール。
【請求項２】
光増幅器は半導体光増幅器である、請求項１記載の光ファイバモジュール。
【請求項３】
光回路は、自由空間を間に挟む構成の複数の光学素子から成るトレインを含む、請求項２記載の光ファイバモジュール。
【請求項４】
第１及び第２光コネクタは互いに並んで配置され、そして光回路は反射器ペアを含み、これらの反射器は、光回路を通過する光を第１光コネクタから第２光コネクタに振り向けるように構成される、請求項３記載の光ファイバモジュール。
【請求項５】
半導体光増幅器は、反射器ペアの間の光回路の中に配置される、請求項４記載の光ファイバモジュール。
【請求項６】
光回路は、入力光信号の光を半導体光増幅器に振り向けるように構成される少なくとも一つのレンズを光増幅器の入力側に、そして出力光信号の光を半導体光増幅器から収集するように構成される少なくとも一つのレンズを半導体光増幅器の出力側に含む、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項７】
光回路は第１及び第２アイソレータを含み、光回路は、第１光ファイバから受信する入力光信号を、半導体光増幅器に達する前に第１アイソレータを通過させ、そして半導体光増幅器から出力される増幅済み光信号を、第２光コネクタに達する前に第２アイソレータを通過させるように構成される、請求項３乃至６のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項８】
これらの光コネクタはそれぞれ、光ファイバスタブを含み、光ファイバスタブは該当する光ファイバと、光ファイバが接続されるときに光学的に結合する、請求項３乃至７のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項９】
更に、半導体光増幅器に隣接して配置される熱電冷却器を備える、請求項２乃至８のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１０】
制御回路はＰＩＣマイクロコントローラである、前の請求項のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１１】
制御回路は更に、電気並列コネクタに、モジュールの動作パラメータを表わすモニター信号を供給するように構成される、前の請求項のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１２】
電気並列コネクタは、電気並列コネクタを電気バックプレーンの外部電気コネクタにプラグインして、前記標準規格に準拠した光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する、前の請求項のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１３】
前記標準規格は、ＸＦＰ規格、ＳＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＳＦＦ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、またはＸ２規格の内の一つの規格である、請求項１２記載の光ファイバモジュール。
【請求項１４】
前記標準規格は、ＸＦＰ規格、ＳＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、またはＸ２規格の内の一つの規格である、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１５】
第１及び第２光コネクタは一体要素として形成される、前の請求項のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項１６】
電気並列コネクタを電気バックプレーンの外部電気コネクタにプラグインして光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する電気並列コネクタと；
第１及び第２光ファイバとの接続を行なって入力光信号を第１光ファイバから受信し、そして出力光信号を第２光ファイバに沿って送信する機能を備える第１及び第２光コネクタと、
光増幅器と、
第１光ファイバから第１光コネクタで受信する入力光信号を光増幅器を通過させることにより増幅済み光信号を生成するように構成され、そして増幅済み光信号を第２光コネクタに渡して、出力光信号として第２光ファイバに沿って送信するように構成される光回路と、
電気並列コネクタに接続され、かつ光増幅器の動作を制御するように構成される制御回路と、
を備えるプラグ接続可能な光ファイバモジュール。
【請求項１７】
光ファイバトランシーバモジュールに関する標準規格に準拠した外形形状を有する光ファイバモジュールであって、トランシーバモジュールは電気並列コネクタ、及び第１及び第２光ファイバとの接続を行なって入力光信号を第１光ファイバから受信し、そして出力光信号を第２光ファイバに沿って送信する機能を備える光コネクタを有し、そしてトランシーバモジュールは入力光信号を入力電気信号に変換し、そして出力電気信号を出力光信号に変換する機能を備え、
光ファイバモジュールは：
光ファイバとの接続を行なって入力光信号を光ファイバから受信し、そして出力光信号を光ファイバに沿って送信する機能を備え、かつ前記標準規格に準拠した光コネクタと、
光増幅器と、
反射器と、
光ファイバから受信する入力光信号を光増幅器に渡すように構成される光回路と、を備え、反射器は、光増幅器を１回目に通過した後の光を反射して光増幅器を逆方向に通過させるように構成され、そして光回路は、光増幅器を２回目に通過した後に光増幅器から出力される光を光コネクタに戻るように振り向けて、出力光信号として光ファイバに沿って送信するように構成され、光ファイバモジュールは更に、
前記標準規格に準拠した物理形状を有する電気並列コネクタと、
制御信号を電気並列コネクタから受信し、そして光増幅器の動作を前記制御信号に従って制御するように構成される制御回路と、
を備える光ファイバモジュール。
【請求項１８】
光増幅器は半導体光増幅器である、請求項１７記載の光ファイバモジュール。
【請求項１９】
半導体光増幅器及び反射器は共通の半導体チップに集積化される、請求項１８記載の光ファイバモジュール。
【請求項２０】
光回路は、自由空間を間に挟む構成の複数の光学素子から成るトレインを含む、請求項１８又は１９記載の光ファイバモジュール。
【請求項２１】
光回路は、入力光信号の光を半導体光増幅器に振り向け、そして出力光信号の光を半導体光増幅器から収集して光コネクタに振り向けるように構成される少なくとも一つのレンズを光コネクタと半導体光増幅器との間に含む、請求項２０記載の光ファイバモジュール。
【請求項２２】
光コネクタは光ファイバスタブを含み、光ファイバスタブは該当する光ファイバと、光ファイバが接続されるときに光学的に結合する、請求項２０又は２１記載の光ファイバモジュール。
【請求項２３】
更に、半導体光増幅器に隣接して配置される熱電冷却器を備える、請求項１８乃至２２のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項２４】
制御回路はＰＩＣマイクロコントローラである、請求項１７乃至２３のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項２５】
制御回路は更に、電気並列コネクタに、モジュールの動作パラメータを表わすモニター信号を供給するように構成される、請求項１７乃至２４のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項２６】
電気並列コネクタは、電気並列コネクタを電気バックプレーンの外部電気コネクタにプラグインして、前記標準規格に準拠した光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する、請求項１７乃至２５のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項２７】
前記標準規格は、ＸＦＰ規格、ＳＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＳＦＦ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、またはＸ２規格の内の一つの規格である、請求項２６記載の光ファイバモジュール。
【請求項２８】
前記標準規格は、ＸＦＰ規格、ＳＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、またはＸ２規格の内の一つの規格である、請求項１７乃至２５のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項２９】
更に：
第２光ファイバとの接続を行なって第２入力光信号を第２光ファイバから受信し、そして第２出力光信号を光ファイバに沿って送信する機能を備える第２光コネクタを備え、最初に記載した光コネクタ、及び第２光コネクタは前記標準規格に準拠し、光ファイバモジュールは更に、
第２光増幅器と、
第２反射器と、
第２光ファイバから受信する入力光信号を第２光増幅器に渡すように構成される第２光回路と、を備え、第２反射器は、第２光増幅器を１回目に通過した後の光を反射して第２光増幅器を逆方向に通過させるように構成され、そして第２光回路は、第２光増幅器を２回目に通過した後に第２光増幅器から出力される光を第２光コネクタに戻るように振り向けて、出力光信号として第２光ファイバに沿って送信するように構成される、請求項１７乃至２８のいずれか一項に記載の光ファイバモジュール。
【請求項３０】
第１及び第２光コネクタは一体要素として形成される、請求項２９記載の光ファイバモジュール。
【請求項３１】
電気並列コネクタを電気バックプレーンの外部電気コネクタにプラグインして光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する電気並列コネクタと、
光ファイバとの接続を行なって入力光信号を光ファイバから受信し、そして出力光信号を光ファイバに沿って送信する機能を備える光コネクタと、
光増幅器と、
反射器と、
光ファイバから受信する入力光信号を光増幅器に渡すように構成される光回路と、を備え、反射器は、光増幅器を１回目に通過した後の光を反射して光増幅器を逆方向に通過させるように構成され、そして光回路は、光増幅器を２回目に通過した後に光増幅器から出力される光を光コネクタに戻るように振り向けて、出力光信号として光ファイバに沿って送信するように構成され、光ファイバモジュールは更に、
電気並列コネクタに接続され、かつ光増幅器の動作を制御するように構成される制御回路を備える、
プラグ接続可能な光ファイバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ファイバ通信の分野に関し、特に電気バックプレーンに接続することができ、かつ一つの光ファイバからの入力光信号を電気信号に変換する機能を備え、更に電気信号を出力光信号に変換する機能を備えるトランシーバモジュールの使用に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバデータ通信の分野では、トランシーバモジュール、特にプラグ接続可能なトランシーバモジュールに移行する大きな動きが生じている。このようなトランシーバモジュールでは、光学素子及び電子機器が非常に小さい設置面積を占めるモジュールに収容され、このモジュールは、複数のこのようなトランシーバモジュールを収容するように構成される電気バックプレーンに接続することができる。複数の電気バックプレーンが通常、ラックに配置されて信号ルーティング機能を実現する。プラグ接続可能なトランシーバモジュールの場合、モジュールを簡単にバックプレーンにプラグインすることができるので、プラグアンドプレイ機能が実現する。これらのモジュールは最初は、ルータ及び他の機器を接続するためのデータ通信アプリケーションに使用されていたが、個別部品を備えるラインカードを従来から使用してきた更に古い仕組みの電話通信環境における使用への移行が見られる。電気−光変換はレーザダイオードのような送信機によって行なわれる。光−電気変換は、送信機とは別の部品であるＰＩＮダイオード検出器のような受信機によって行なわれる。
【０００３】
初期の非冷却型トランシーバモジュールは、これらのモジュールの波長安定性が悪いので１３００ｎｍアプリケーションまたはＣＷＤＭ（低密度波長分割多重）アプリケーションにしか適さなかった。近年、トランシーバモジュールにおいて使用される冷却型送信機サブアセンブリが実現しているので、これらのサブアセンブリをＤＷＤＭ（高密度波長分割多重）アプリケーションにおいて使用することができるようになっている。通常、トランシーバモジュールはＰＩＣ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：周辺インターフェースコントローラ）マイクロコントローラの形態の制御回路を有し、このマイクロコントローラによってトランシーバモジュールを高性能かつ柔軟に制御することができる。
【０００４】
トランシーバモジュールの一例が、関連出願の米国特許第５，８７９，１７３号及び米国特許第６，２６７，６０６号に開示されている。近年、トランシーバモジュールに関する多数の異なる標準規格が策定されているので、市販のトランシーバモジュールはこれらの標準規格の内の一つ以上の標準規格に従って構成される。他の技術製品に関して、このような標準規格によって、トランシーバモジュール及びバックプレーンの交換が可能になり、更に複数の供給業者からの供給が可能になる。標準規格の例として、ＳＦＰ規格、ＸＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＳＦＦ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、及びＸ２規格を挙げることができる。これらの標準規格の各標準規格は、電気並列コネクタがバックプレーンに半田接合などにより接続されるＳＦＦトランシーバモジュールを除くプラグ接続可能なトランシーバモジュールに適用される。
【特許文献１】米国特許第５，８７９，１７３号
【特許文献２】米国特許第６，２６７，６０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
既存のトランシーバモジュールは広範囲の機能を実現するので強力なツールであるが、これらのトランシーバモジュールの性能を向上させることが常に望まれる。この目的のために、トランシーバモジュールの全てのサブアセンブリの構造の開発が継続的に行なわれて、光学性能及び電子機器の性能の両方が向上している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、光ファイバモジュールが提供され、光ファイバモジュールは：
電気並列コネクタを電気バックプレーンに接続して、光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する電気並列コネクタと、
第１及び第２光ファイバとの接続を行なって入力光信号を第１光ファイバから受信し、そして出力光信号を第２光ファイバに沿って送信する機能を備える第１及び第２光コネクタと、
光増幅器と、
第１光ファイバから受信する入力光信号を光増幅器に渡して増幅し、そして光増幅器から出力される増幅済み光信号を第２光コネクタに渡して、出力光信号として第２光ファイバに沿って送信するように構成される光回路と、
制御信号を電気並列コネクタから受信し、そして光増幅器の動作を前記制御信号に従って制御するように構成される制御回路と、
を備える。
【０００７】
通常、モジュールは、光ファイバトランシーバモジュールの標準規格に準拠した外形形状を有するので、光コネクタは前記標準規格に準拠し、そして電気並列コネクタは前記標準規格に準拠した物理形状を有する。必須ではないが、多くの場合、電気並列コネクタは、電気並列コネクタを電気バックプレーンの外部電気コネクタにプラグインすることができる形状を有する。
【０００８】
本発明の第２の態様によれば、光ファイバモジュールが提供され、光ファイバモジュールは：
電気並列コネクタを電気バックプレーンに接続して光ファイバトランシーバモジュールの収容を可能にする形状を有する電気並列コネクタと、
光ファイバに接続されて入力光信号を光ファイバから受信し、そして出力光信号を光ファイバに沿って送信する機能を備える光コネクタと、
光増幅器と、
反射器と、
光ファイバから受信する入力光信号を光増幅器に渡すように構成される光回路と、を備え、反射器は、光増幅器を１回目に通過した後の光を反射して光増幅器を逆方向に通過させるように構成され、そして光回路は、光増幅器を２回目に通過した後に光増幅器から出力される光を光コネクタに戻るように振り向けて、出力光信号として光ファイバに沿って送信するように構成され、光ファイバモジュールは更に、
電気並列コネクタに接続され、かつ光増幅器の動作を制御するように構成される制御回路を備える。
【０００９】
従って、本発明によれば、光増幅器は光ファイバモジュールにパッケージ化されるが、光増幅器は、多くの場合、上に説明した光ファイバトランシーバモジュールのタイプに対応したプラグ接続可能な光ファイバモジュールにパッケージ化される。既存のトランシーバモジュールのユーザ（通信事業者／企業及び機器製造業者を含む）は、ラック搭載の電気バックプレーン（またはカード）を使用するが、各バックプレーンは複数のトランシーバモジュールのための場所を有する。本発明による光ファイバモジュールは、このようなトランシーバモジュールのユーザが利用することにより大きな利点を享受することができる。本発明による光ファイバモジュールは、既存のトランシーバモジュールの外形形状と電気並列コネクタとに合致する外形形状と電気並列コネクタとを有するので、本発明による光ファイバモジュールは、既存のトランシーバモジュールが使われるのと同じ電気バックプレーンに用いることができる。本発明による光ファイバモジュールは、既存のトランシーバモジュールと同じ方法により、既存のバックプレーンに接続することができる、例えば、プラグ接続可能なトランシーバモジュールが標準規格の場合には、単純にプラグインすることにより接続することができる。同様に、トランシーバモジュールによって光回路全体への組み込みが容易になるのに応じる形で、光コネクタによって、同じタイプの光ファイバを、本発明による光ファイバモジュールに接続することができる。
【００１０】
一旦、バックプレーンのトランシーバモジュールと組み合わせると、本発明による光ファイバモジュールは、例えばトランシーバモジュールに入出力される光信号を増幅することにより、トランシーバモジュールの光学性能を向上させるために使用することができる。特に、これらのトランシーバモジュールの使用が長距離システムに関して更に広く受け入れられると、トランシーバモジュールのユーザはリンク経費の問題を抱えることになるであろう、そして本発明による光ファイバモジュールによってこれらの問題の管理が可能になる。例えば、本発明による光ファイバモジュールでは、トランシーバモジュールに入力される光信号を増幅することにより、受信機のダイナミックレンジに合わせることができる、またはトランシーバモジュールから出力される光信号を増幅することにより、送信機の不十分な出力電力を補完することができる。受信機要件の場合には、増幅器は異なる波長の複数の光信号を増幅して、後の時点で分離し、そして一連の受信機に配信することが出来る。
【００１１】
考えられる他の使用形態として、波長変換、波長再生、及び相互利得変調及び相互位相変調によるパルス整形を挙げることができる。相互利得変調では通常、狭帯域フィルタ処理を高速に行なう必要がある。相互位相変調では、対のＳＯＡ干渉計が必要になる。波長変換機能は、波長分割多重システムにおける波長アジリティにとって魅力的である。
【００１２】
標準的なトランシーバモジュールは個別の受信機光サブアセンブリ（ＲＯＳＡ）及び送信機サブアセンブリ（ＴＯＳＡ）を有するが、本発明による光ファイバモジュールは大きく異なる。すなわち、本発明の第１の態様による光ファイバモジュールの光回路は２端型(double-ended)である、すなわち入力からの光が通過して出力に到達する。本発明の第２の態様による光ファイバモジュールの光回路は１端型(single-ended)である（または、２つの個別の１端型回路を含むことができる）が、入力光信号及び出力光信号は同じ光ファイバで伝送される。
【００１３】
これらの差異があるのではあるが、電気並列コネクタがトランシーバモジュールの電気並列コネクタと同じ形状を有するので、本発明による光ファイバモジュールの制御回路は、トランシーバモジュールの電気インターフェースと非常に類似する電気インターフェースとなるように構成することができる。従って、同じレベルの高機能制御及びレポートを容易に実現することができる。例えば、制御回路はＰＩＣマイクロコントローラとすることができ、そしてトランシーバモジュールに対する同様の制御信号を使用して、光増幅器の動作及び利得を制御することができる。同様に、適切なモニター信号をホストシステムに出力することができる、例えばホストシステムが増幅器として認識することができるモニター信号、または光入力電力及び光出力電力のレポート、エラーのレポート、及び／又はモジュールの他の動作パラメータのレポートを供給するモニター信号である。
【００１４】
一般的に、本発明は、どのようなタイプの既存のトランシーバモジュール構成または将来のトランシーバモジュール構成にも適用することができ、これらのトランシーバモジュール構成として、これらには制限されないが、ＳＦＰ規格、ＸＦＰ規格、ＸＰＡＫ規格、ＳＦＦ規格、ＸＥＮＰＡＫ規格、またはＸ２規格に準拠するトランシーバモジュールを挙げることができる。
【００１５】
一般的に、本発明は、どのようなタイプの光増幅器によっても実現することができるが、特定の利点は、半導体光増幅器（ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｍｐｌｉｆｉｅｒ：ＳＯＡ）を使用することにより得られる。電力性能は重要であり、そしてトランシーバモジュールの基本的な要素である。ＳＯＡを小さい駆動電流で動作させる機能を、ＳＯＡを冷却することなく、または最低限の冷却で済ませることにより、または冷却を減らして動作させる機能と組み合わせることにより、光増幅器を問題の規格上の電力制限を超えることなく実現する機能を提供する。冷却要件に関しては、セミクールド動作（ｓｅｍｉ−ｃｏｏｌｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）がトランシーバモジュールにおける送信機機能の設定要件であり、例えばこの場合、ＳＯＡは通常の摂氏２０度ではなく、摂氏約４０度に冷却される。これとは異なり、レーザ駆動電流が大きいポンプモジュールが必要になることによって、トランシーバモジュールにおけるドープファイバ増幅器及びドープ導波路型増幅器、特にＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）及びＥＤＷＡ（エルビウム添加導波路型光増幅器）のような他の光増幅器の使用が制限される。この場合、ポンプがほとんど冷却されない場合でも、要求される電力要件及び熱放散が大きくなり、問題の規格上の電力制限を満たすことは難しい。
【００１６】
半導体光増幅器を使用することによって更に、光サブアセンブリ全体のフォームファクタを小さくすることができ、これにより、トランシーバモジュールの標準規格によって課される空間的制約を満たすことができる。ドープファイバ増幅器及びドープ導波路型増幅器、特にＥＤＦＡ及びＥＤＷＡのような他の光増幅器を用いることができるが、いずれかの所定の標準規格に関しては、必要なコンポーネント、特にファイバまたは導波路自体、及びポンプレーザを収容することが更に難しくなる。
【００１７】
半導体光増幅器の場合、多くの技術を適用して、以下に説明するように、光サブアセンブリのサイズを最小にすることにより、当該光サブアセンブリを利用可能な空間にぴったり収容し易くすることができる。
【００１８】
有利な点として、光回路は、自由空間を間に挟む構成の複数の光学素子から成るトレインを含む。
【００１９】
本発明の状況では、この構成は、光を振り向けて光がコネクタから半導体光増幅器に導波路に沿って伝搬する構成の導波路構造を使用する場合よりも大きな利点をもたらす。第１の所感として、導波路構造はもっと小型化することができると考えられる。しかしながら、実際には、光学的トレイン構造によって、冷却器が必要な冷却要件を満たすことを考慮に入れても、光サブアセンブリを全体として更に小型化することができる。熱は、半導体光増幅器によってのみならず、冷却器自体からの熱を含む周囲環境によっても発生する。熱発生及び冷却は、本発明における光ファイバモジュールの状況では大きな問題となり、光ファイバモジュールは使用状態では、トランシーバモジュールが挿入された状態のバックプレーンに取り付けられる。このような配置では、熱の放散は、他のモジュール及びコンポーネントが非常に近接して位置するので制限され、熱の放散はコネクタのハウジングを通して主として行なわれる。導波路構造の場合、導波路を組み込んだコンポーネントは半導体光増幅器に接続され、そしてユニット全体を冷却する必要があり、大型の冷却器が必要になる。これとは異なり、光学的トレイン構造では、冷却要件が緩和される。ほぼ半導体光増幅器だけを、レンズのような隣接する要素も含める可能性はあるが、冷却するだけで済む。これは、光学的トレイン構造では、相対的な熱膨張及び熱収縮によって生じる光学素子の相対移動が許容されるからである。熱制限が緩和されることにより、相対的に小さい冷却器を使用することができ、冷却器が小さくなることによって今度は、光サブアセンブリの全体サイズを小さくすることができる。
【００２０】
有利な点として、光回路は、入力光信号の光を半導体光増幅器に振り向けるように構成される少なくとも一つのレンズを光増幅器の入力側に、そして出力光信号の光を半導体光増幅器から収集するように構成される少なくとも一つのレンズを半導体光増幅器の出力側に含む。
【００２１】
レンズを使用することによって、光学的トレインを光回路において容易に機能させることができる。これにより、ＳＯＡに結合し、そしてＳＯＡから分離するレンズドファイバを使用する必要が無くなり、そしてファイバ曲げ半径の問題を解決することができる。レンズを使用することにより、自由空間型光アイソレータの使用が可能になる。
【００２２】
有利な点として、本発明の第１の態様の場合では、第１及び第２光コネクタは互いに並んで配置され、そして光回路は反射器ペアを含み、これらの反射器は、光回路を通過する光を振り向けて光が第１光コネクタから第２光コネクタに伝搬するように構成される。この場合、有利な点として、半導体光増幅器は、反射器ペアの間の光回路の中に配置される。
【００２３】
従って、半導体光増幅器は、光コネクタに比較的近接して配置することができる。光サブアセンブリは、半導体光増幅器が冷却されるか、または冷却されないかに関係なく、熱を発生し、そしてこの熱は光コネクタのハウジングから放散される。これとは異なり、ＥＤＦＡまたはＥＤＷＡの場合、ポンプレーザが必要になり、そして熱をこのハウジングから放散するように配置を行なう操作は、ポンプが増幅用信号の光路から離れているために更に難しくなる。全ての能動コンポーネント（ポンプレーザ、半導体光増幅器、送信機レーザ）に対する冷却処理は不可欠であり、そしてサイズを小さくすることによって、放散表面への近接が可能になる。
【００２４】
有利な点として、本発明の第１の態様の場合では、光回路は第１及び第２アイソレータを含み、光回路は、第１光ファイバから受信する入力光信号を、半導体光増幅器に達する前に第１アイソレータを通過させ、そして半導体光増幅器から出力される増幅済み光信号を、第２光コネクタに達する前に第２アイソレータを通過させるように構成される。
【００２５】
個別のアイソレータを使用することにより、ファイバ型光アイソレータの使用に関連する空間的制限を無くすことができる。ファイバには、曲げ半径の制限があり、モジュールのサイズとは整合しない。ファイバ型光アイソレータを組み込むことにより、角度付きではないファイバコネクタの使用が可能になる。増幅器への反射を無くすために普通、角度付きのファイバコネクタを使用する。これらのコネクタは、アイソレーションを使用する場合には必要ではない。従って、角度付きではないコネクタの使用は、隣接するトランシーバモジュールに使用されるコネクタに適する。
【００２６】
理解を深めるために、本発明の実施形態について以下に、非制限的な例を通して、添付の図を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
他の実施形態の変形例である種々の実施形態について説明する。繰り返しを避けるため、共通の構成要素には同じ参照番号を付し、これらの構成要素についての説明を繰り返すことはしない。
【００２８】
図１は、本発明の一の実施形態である光ファイバモジュール１を示す。光ファイバモジュール１は、トランシーバモジュールの規格であるＳＦＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ  Ｆａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ：スモールフォームファクタプラガブル）規格に準拠した外形形状を有する。ＳＦＰ規格はトランシーバモジュールについて策定され、トランシーバモジュールは、入力光信号を入力電気信号に変換する機能を備える受信機と、そして出力電気信号を出力光信号に変換する機能を備える送信機と、を含む。
【００２９】
光ファイバモジュール１の外形形状がＳＦＰ規格を満たすので、内部電気部品及び光学部品は、全体として縦長の形状を有するハウジング２に収容され、この縦長形状によって、当該ハウジングを電気バックプレーンに、当該ハウジングを方向Ａに沿って後方にスライドさせることによりプラグインすることができ、これについては以下に更に詳細に説明する。
【００３０】
ハウジング２の前方端では、光ファイバモジュール１は一体要素であるヘッド３を有し、この一体要素には、ＳＦＰ規格に準拠した第１光コネクタ４及び第２光コネクタ５が形成される。従って、第１光コネクタ４及び第２光コネクタ５は、標準形状を有するソケットの形態を採り、標準形状によって、光ファイバ８及び９の端部に取り付けられる嵌合プラグ６及び７の収容が可能になる。プラグ６及び７を光コネクタ４及び５に矢印Ｂで示すように差し込む場合、第１光コネクタ４が第１光ファイバ８に接続されるので、入力光信号を第１光ファイバ８から受信することができ、そして同様に、第２光コネクタ５が第２光ファイバ９に接続されるので、出力光信号を第２光ファイバ９に沿って送信することができる。
【００３１】
図２は、カバー１１を取り外した状態の光ファイバモジュール１の分解図である。図２に示すように、光ファイバモジュール１のハウジング２はベース１０及びカバー１１として形成される。ハウジング２の内部では、光ファイバモジュール１は、光サブアセンブリ２０（図３を参照しながら以下に説明する）を収納する収納部１２と、そして制御回路１４を搭載する回路基板１３と、を備える。光サブアセンブリ２０の構成部品は収納部１２の内部に気密封止される。
【００３２】
回路基板１３は、光ファイバモジュール１の後方端に形成され、コンタクト・アレイ１６の形態の電気並列コネクタ１５が回路基板１３の舌部１７の上に配置される。カバー１１は光ファイバモジュールの後方端で開放されているので、電気並列コネクタ１５が剥き出しになる。電気並列コネクタ１５はＳＦＰ規格に準拠した物理的形状を有する。これにより、電気並列コネクタ１５をケージにスライドさせながら挿入し、そしてこれも同様にＳＦＰ規格に従って構成される電気バックプレーン１９の外部電気コネクタ１８にプラグインすることができるので、外部電気コネクタ１８は、ＳＦＰ規格に準拠する光ファイバトランシーバモジュール達を受け入れることができ、かつ使用することができる。これにより、光ファイバモジュール１を既存の電気バックプレーンにプラグインすることができ、これは、他の機器が全く必要ではないことを意味する。
【００３３】
収納部１２に収納される光サブアセンブリ２０を図３に示し、そして以下に説明することとする。
【００３４】
ＳＦＰ規格によると、トランシーバモジュールは受信機光サブアセンブリ（ｒｅｃｅｉｖｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ：ＲＯＳＡ）と別体の送信機光サブアセンブリ（ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｒ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｓｕｂａｓｓｅｍｂｌｙ：ＴＯＳＡ）を含む。受信機光サブアセンブリは、第１光信号を第１光コネクタ４から受信し、そして第１光信号を入力電気信号に変換するように接続される。送信機光サブアセンブリは第２光ファイバ９に接続され、そして出力電気信号を出力光信号に変換し、出力光信号は第２光ファイバ９に沿って送信される。
【００３５】
これとは異なり、本発明の第１の態様によると、光ファイバモジュール１の光サブアセンブリ２０は２端型(double-ended)で構成される。詳細には、光サブアセンブリ２０は、光回路近傍の第１光ファイバ８から第１コネクタ４に入力する光を通過させて第２コネクタ５に出力して第２光ファイバ９に沿って伝搬させる。従って、光ファイバモジュール１の収納部１２及び光サブアセンブリ２０は、光ファイバモジュール１内の一つの空間に配置され、この空間は、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールにおけるＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの位置に対応する。光サブアセンブリ２０は、既存のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡに適用される技術と同様のパッケージング技術を使用して設計することができるので、コストを低く維持し、かつ既存の単品部品を利用することができる。
【００３６】
光サブアセンブリ２０は、基板３１に取り付けられる複数の光学部品からなるトレインを備え、これらの光学部品の間に自由空間が配置されて光回路を形成し、光回路では、第１コネクタ４で受信される入力光信号が、第１光ファイバ８から光路３２に沿ってＳＯＡ（半導体光増幅器）２１を通って通過して増幅されることにより増幅済み光信号を形成し、次に増幅済み光信号が光路３３に沿って通過して第２光コネクタ５に到達し、そして当該光信号が出力光信号として第２光ファイバ９に沿って送信される。一の実施形態では、ＳＯＡ２１を当該ＳＯＡの線形領域で動作させることにより、ＳＯＡが入力光信号を増幅して出力信号を、信号の内容に変化を生じることなく供給するようにする。従って、光ファイバモジュール１は、例えばプリアンプに使用する、または広範囲の波長に渡る高出力信号増幅に使用することができる。
【００３７】
部品間に空間を有する光学的トレイン構造によって、導波路が連続する構造を使用する場合よりも優れた利点をもたらすことができる。光サブアセンブリ２０の全体サイズは、冷却要件を考慮に入れた場合に以下に説明するように小さくなる。この構成によって、光サブアセンブリ２０内の自由空間を大きくすることもでき、これによって更に別の部品の収容が可能になる。
【００３８】
しかしながら、光サブアセンブリ２０では別の構成として、導波路が連続する構造を使用することができ、この構造では、光を振り向けて光が、例えば受動導波路構造を形成する導波路群に沿って伝搬するようにする。
【００３９】
光コネクタ４及び５はそれぞれ、該当する光ファイバスタブ２２及び２３によって終端され、これらの光ファイバスタブは接続されると、該当する光ファイバ８及び９（図３の点線で概要を示すように）と光学的に結合する。光ファイバスタブ２２及び２３は光を、光サブアセンブリ２０により形成される光回路に結合し、そして光回路から出力する。
【００４０】
光コネクタ４及び５がＳＦＰ規格に従って互いに並んで配置される結果として、第１コネクタ４の光ファイバスタブ２２から出力される入力光信号の光は、第２コネクタ５の光ファイバスタブ２３が受信する出力光信号の光とは逆並列方向に伝搬する。光の方向に必要な変化を起こすために、光サブアセンブリ２０は反射器ペア２４及び２５を含む。第１反射器２４は、第１コネクタ４からの入力光を反射するように配置され、そして第２反射器２５は、第１反射器２４からの光を第２コネクタ５に向けて反射するように配置される。反射器２４及び２５の各反射器は光軸に対して４５°の角度に配置されるので、入射光を９０°で反射するが、原理的には、他の角度を使用することにより光の方向を変えることができる。
【００４１】
以下に説明するように、光の方向を変える他の別の手段が存在するが、反射器ペア２４及び２５を使用することが好ましい、というのは、反射器ペアによって光の方向を小さい容積内で変えることができるので構造が非常に小さくなるからである。これにより、光サブアセンブリ２０を、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのＴＯＳＡ及びＲＯＳＡと同じ空間に収容し易くなる。
【００４２】
ＳＯＡ２１は反射器ペア２４及び２５の間に配置される。ＳＯＡ２１に対するこの配置は、ＳＯＡ２１を第１反射器２４の入力側に、または第２反射器２５の出力側に配置する別の形態よりも遥かに好都合である、というのは、この配置は同じように、光サブアセンブリ２０の構造を小さくすることができるからである。実際、入力及び出力がパッケージの同じ側に位置する構成のＳＯＡに関するこのようなパッケージング構造は非常にめずらしいが、本発明の状況では、この構造によってＳＦＰフォーマットが可能になる。
【００４３】
ＳＯＡ２１は埋め込みヘテロ構造のＳＯＡ（光増幅器）であり、このヘテロ構造のＳＯＡは消費電力を小さくするために有利である。この構造のＳＯＡは、光ファイバモジュール１が、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールに隣接する電気バックプレーン１９にプラグインされる状況において特に有利であり、ＳＦＰ規格では、個々のモジュールの消費電力に所定の制限を課している。しかしながら原理的には、ＳＯＡ２１は別の構造を有することができる。
【００４４】
ＳＯＡ２１は複数の端面を有するように構成され、これらの端面は入射光及び出射光の光路に対して小さい角度で傾斜するので、反射損失及び結合損失が小さくなる。
【００４５】
光をファイバスタブ２２及び２３とＳＯＡ２１との間で結合させるために、光回路ではレンズ構成（ｌｅｎｓｅｄ  ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）を使用する。詳細には、ＳＯＡ２１の入力側の２つのレンズ３６及び３７によって入力光をＳＯＡ２１の導波路に振り向け、そしてＳＯＡ２１の出力側の２つのレンズ３８及び３９によって、ＳＯＡ２１の導波路から出力される光を収集する。レンズ３６は光ファイバスタブ２２に隣接して配置され、そして光ファイバスタブ２２から出力される光を平行ビームにコリメートし、レンズ３７はＳＯＡ２１に隣接して配置され、そしてビームをレンズ３７からＳＯＡ２１に振り向ける。同じようにして、レンズ３８はＳＯＡ２１に隣接して配置され、そしてＳＯＡ２１から出力される光を平行ビームにコリメートし、レンズ３９は光ファイバスタブ２３に隣接して配置され、そしてビームをレンズ３８から光ファイバスタブ２３に振り向ける。レンズ３６〜３８のこの構成によって光を平行にするが、この構成は必須ではなく、これらのレンズの間を通過する光を平行にしなくても良い。同様に、単一のレンズをＳＯＡ２１の入力側に含み、かつ単一のレンズをＳＯＡ２１の出力側に含む非コリメート光学系を使用することができる。
【００４６】
このレンズ構成の利点は、この構成によって光サブアセンブリ２０の光学的トレインの配置が容易になることである。
【００４７】
光サブアセンブリ２０によって可能になる光回路は更に、ＳＯＡ２１の入力側及び出力側のそれぞれに配置される第１アイソレータ２８及び第２アイソレータ２９を含む。従って、第１光ファイバ８から受信する入力光信号は第１アイソレータ２８をＳＯＡ２１の手前で通過し、そしてＳＯＡ２１から出力される増幅済み光信号は、第２アイソレータ２９を、第１光ファイバ９に沿って出力光信号として送信される前に通過する。アイソレータ２８及び２９はファイバアイソレータの形態を採る。第１アイソレータ２８及び第２アイソレータ２９の特定の位置は、反射器２４及び２５とＳＯＡ２１との間である。別の構成として、第１アイソレータ２８及び第２アイソレータ２９は、光ファイバスタブ２２及び２３と反射器２４及び２５との間に配置することができる。
【００４８】
光サブアセンブリ２０には更に、入力光信号及び出力光信号の電力をモニタリングするための電力タップを設ける。電力タップは、反射器２４及び２５の後方に取り付けられる該当するフォトダイオード３４及び３５によって実現され、反射器２４及び２５はこれらの反射器に入射する光のほんの一部分を透過してフォトダイオード３４及び３５に到達させる。別の構成として、電力タップは第１アイソレータ２８及び第２アイソレータ２９に組み込むことができる、または他の或る方法で実現してもよい。
【００４９】
ＳＯＡ２１には熱電冷却器３０が配設され、この熱電冷却器にＳＯＡ２１が取り付けられるが、光サブアセンブリ２０では別の構成として、冷却されないＳＯＡ２１を使用することができる。熱電冷却器３０にサーミスタ（図示せず）を組み込んで、ＳＯＡ２１の温度をモニタリングすることができる。
【００５０】
図示のように、熱電冷却器３０はＳＯＡ２１のみを冷却して、ＳＯＡ２１及びサブマウントが周囲から吸収する熱を最小にし、そして熱電冷却器３０のサイズを最小にし、更には、発生する熱の放散を最大にする。これは、光サブアセンブリ２０の他の部品の光学的トレイン配置によって、ＳＯＡ２１との温度差に関連するこれらの部品の移動を十分に許容することができるので可能になる。別の構成として、熱電冷却器３０は更に、ＳＯＡ２１に隣接するレンズ３７及び３８を冷却することができるが、この場合でも、熱電冷却器３０を比較的小さくすることができる。光コネクタ４及び５を組み込んだヘッド３は、剥き出しになった、光ファイバモジュール１の前端に配置される結果として、光サブアセンブリ２０が発生する熱を放散させ、光ファイバモジュール１の他の側面は、トランシーバモジュールのような他のモジュールに隣接して使用される。
【００５１】
光サブアセンブリ２０の電力要件は、ＳＯＡ２１の駆動電流、及び熱電冷却器３０の電力要件によって決まる。ＳＯＡ２１の駆動電流は、ドープファイバ増幅器及びドープ導波路型増幅器、特にＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）及びＥＤＷＡ（エルビウム添加導波路型光増幅器）のような他の光増幅器と比べると比較的小さい。この駆動電流要件は、上に議論した低冷却要件とともに、光サブアセンブリがＳＦＰ規格の電力制限を満たすことができることを意味する。詳細には、ＳＦＰ規格によって指定される最大消費電力は１Ｗである。摂氏７０度の最大動作温度も指定されているが、この場合、実効的な内部温度は摂氏約８０度である。これらの要件は満たすことができる。一の実際の実施形態では、熱電冷却器３０の電力は約０．５Ｗであり、そしてＳＯＡ２１を駆動するために使用される電力は、ＳＯＡ２１が普通の摂氏２０度ではなく摂氏約４０度に冷却されるセミクールド動作（ｓｅｍｉ−ｃｏｏｌｅｄ  ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の場合に０．３Ｗである。
【００５２】
更に、光サブアセンブリ２０はコンパクトな構造を有するので、光サブアセンブリを、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのＴＯＳＡ及びＲＯＳＡのために設けられる空間に対応する区画２０の内部にぴったりと収納することができる。この小さいフォームファクタは特に、ＳＯＡ２１を光増幅器として選択することにより達成される。
【００５３】
前に述べたように、制御回路１４を回路基板１３上に設ける。制御回路１４は、ＳＯＡ２１を駆動し、そして制御するように構成される。制御は、トランシーバモジュールのＴＯＳＡに用いられる送信機の一タイプであるＤＷＤＭレーザに対する制御と同様の方法により行なわれる。制御回路１４は、ＰＩＣ（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：周辺インターフェースコントローラ）マイクロコントローラによって実現され、そして電気並列コネクタ１５に接続される。従って、制御回路１４は、制御信号を電気並列コネクタ１５から受信し、当該制御信号に従って、ＳＯＡ２１が制御される。
【００５４】
制御回路１４は、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのインターフェースに非常に類似する電気インターフェースとなるように構成される。有利な点として、光ファイバモジュール１との電気インターフェースは、トランシーバモジュールのＴＯＳＡ（送信機光サブアセンブリ）及びＲＯＳＡ（受信機光サブアセンブリ）ではなく、ＳＯＡ２１を制御する必要があるという観点から変更が必要である場合を除き、ＳＦＰ規格に準拠することになる。これによりＳＯＡ２１を高性能に制御することができ、これは、光サブアセンブリ２０のＳＯＡ２１及び他の部品を、これらの部品の使用に関する詳細な知識を用いることなく使用することができることを意味する。例えば、制御回路１４は、ＳＯＡ２１をスロースタートさせることにより保護することができる。同様に、ＳＯＡ２１を大きな入力電力から保護するために駆動電流を制御することができる。入力信号が無い状態が検出される場合、ＳＯＡ（半導体光増幅器）２１の電源を、接続時の信号サージを予期してオフにすることができる。最大出力電力条件を設定することができる。ＳＯＡ２１の性能を最適化して、電力飽和及び信号歪みを避けることができる。
【００５５】
同様に、制御回路１４はモニター信号を供給することができ、モニター信号によって光ファイバモジュール１を、光増幅器を含むモジュールとして認識することができる、またはモニター信号は光サブアセンブリ２０、特にＳＯＡ２１の動作パラメータを表わすことができる。例えば、モニター信号によって、光入力電力及び光出力電力、エラー、及び／又は他の動作パラメータをレポートすることができる。また、モニター信号は有利な点として、ＳＯＡ２１を使用する結果として、差分が必要になる場合を除き、ＳＦＰ規格に準拠することになる。
【００５６】
使用状態では、通常、複数の電気バックプレーン１９がラックに設置されることになる。電気バックプレーン１９では非常に多くの外部電気コネクタ１８が使用される。既存のシステムでは、電気コネクタ１８の全てがトランシーバモジュールを受け入れる。しかしながら、光ファイバモジュール１は、これらの外部電気コネクタ１８の内の幾つかのコネクタにプラグインすることができる。従って、光ファイバ８及び９を光ファイバモジュール１に、そしてトランシーバモジュールにプラグインすることにより、トランシーバモジュールに渡る又はトランシーバモジュールから出る光信号を、光ファイバモジュール１を経由させて送る、このとき、光ファイバモジュール１を動作させてトランシーバモジュールの光学性能を、光信号を所望レベルに増幅することにより向上させる。
【００５７】
光ファイバモジュール１はＳＦＰ規格に準拠するが、同等のモジュールはトランシーバモジュールに関する他のいずれの標準規格に準拠することもできる。
【００５８】
次に、光サブアセンブリ２０の或る別の構成について説明する。
【００５９】
光サブアセンブリ２０の第１の別の構造を図４に示す。この場合、光サブアセンブリ２０は２端型で、かつ本発明の第１の態様に従って構成される。ＳＯＡ（半導体光増幅器）２１は第１光コネクタ４と一直線に並んで配置される（しかしながら、ＳＯＡ２１は別の構成として、第２光コネクタ５と一直線に並んで配置することができる）。光回路は更に、２つの光ファイバ４１及び４２を含み、第１光ファイバ４１はＳＯＡ２１から反射器４３に接続され、第２光ファイバ４２は、反射器４３から第２光コネクタ５に接続されることにより、第１光ファイバ４１と直列に配置される。光反射器４３はファイバ反射器とすることができる。反射器４３を使用することにより、光の方向を反転させることができるので、光を第１光コネクタ４から第２光コネクタ５に振り向けることができる。ファイバ反射器４３は更に電力モニタリング機能を提供することができる。２つの光ファイバ４１及び４２、及び反射器４３に替わる手段として、ＳＯＡ２１から第２光コネクタ５に接続される単一の光ファイバを使用することができ、この構成では、小さい曲げ半径を有するファイバを使用する必要がある。この代替構成の利点は、コストを低減することができることである。
【００６０】
光サブアセンブリ２０の第２の別の構造では、反射増幅器チップとして形成されるＳＯＡ（半導体光増幅器）を使用する。この場合、一つの採用可能な構成では、チップの一つの光インターフェースに関連する入力光信号及び出力光信号を分離するサーキュレータを使用する。
【００６１】
次に、光サブアセンブリ２０の更に別の或る構造について説明することとし、この構造では、光サブアセンブリ２０は１端型(single-ended)で、かつ本発明の第２の態様に従って構成される。詳細には、これらの別の構造では、光サブアセンブリ２０は１端型であるが、これは、入力光信号の光が、出力光信号の光を伝送するために使用されるものと同じ光ファイバから受信されるからである。このような構成では、増幅器に接続される単一のポートを有するサーキュレータを、入力光信号及び出力光信号を分離する外付け部品として使用することができる。
【００６２】
光サブアセンブリ２０の第３の別の構造を図５に示す。この構造では、ＳＯＡ（半導体光増幅器）２１を普通、当該増幅器の線形領域で動作させるが、非線形動作を利用することもできる。一の適用形態では、ＳＯＡ２１は入力光信号を増幅して出力信号を、信号の内容を変更することなく供給することができる。別の適用形態では、ＳＯＡ２１を使用して光を変調することによりデータを上流に、恐らくは時分割多重で、入力光信号がデータを含まないタイムスロットで送信することができる。こうして、光ファイバモジュール１は、例えばプリアンプとして使用する、または広範囲の波長に渡る高出力信号の昇圧に使用することができる。
【００６３】
第３の別の構造においては、光サブアセンブリ２０では、第１コネクタ４を使用して、入力光信号を光ファイバ８から受信し、そして出力光信号を同じ光ファイバ８に送信することができる。従って、光ファイバモジュール１の収納部１２及び光サブアセンブリ２０は、光ファイバモジュール１内の空間に配置され、この空間は、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールにおけるＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの位置に対応する。光サブアセンブリ２０は、既存のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡに適用されているものと同様のパッケージング方法を使用して構成することにより、コストを低く抑え、そして既存の単品部品群を利用することができる。
【００６４】
光サブアセンブリ２０は複数の光学部品からなるトレインを備え、これらの光学部品は基板３１に取り付けられ、かつ自由空間を間に挟むように配置されて光回路を構成し、光回路では、第１コネクタ４で受信される入力光信号の光が光路５１に沿って通過してＳＯＡ２１に到達して増幅され、そしてＳＯＡ２１から出力される出力光信号の光が、入力光信号とは反対の方向に同じ光路５１に沿って逆進して第１コネクタ４に到達する。ＳＯＡ２１は複数の端面を持つように構成され、これらの端面は光路５１に対して小さい角度で傾斜するので、反射損失及び結合損失が小さくなる。部品間に空間を有する光学的トレイン構造は、導波路が連続する構造を使用する場合よりも優れた利点をもたらす。光サブアセンブリ２０の全体のサイズは、以下に説明する冷却要件を考慮に入れる場合に小さくなる。この構成によって更に、光サブアセンブリ２０内の自由空間が増え、これにより更に別の部品を収容することができる。
【００６５】
しかしながら、光サブアセンブリ２０では別の構成として、導波路が連続する構造を使用することができ、この構造では、光を振り向けて光が、例えば受動導波路構造を形成する導波路群に沿って伝搬するようにする。
【００６６】
１端型(single-ended)構造を実現するために、光サブアセンブリ２０は反射器５２を有し、この反射器は、ＳＯＡ２１を１回目に通過した後の光を反射してＳＯＡ２１を逆方向に通過させる。反射器５２は本実施形態では、ＳＯＡ２１と同じ半導体チップ５３に集積化される。一つの可能な構成では、反射器５２を半導体チップ５３の裏面に、例えばミラーコーティングとして形成する。別の可能な構成では、反射器５２を、半導体チップ５３内部にグレーティング構造を設けることにより形成する。これにより、反射器５２を、帯域通過のような特定の反射特性を持つフィルタとしても機能させることができる。このような波長選択性によって、例えばＳＯＡ２１の出力では必要のない波長を遮断することができる。これにより、合計の自然放出光電力を低減することができ、信号対雑音比を改善することができる。更に、遮断された信号を裏面の外側で回収して電力をモニタリングする、例えば流入信号が異なる波長で流出側に送信される現象を検出することができる。この場合、流入データは、検出される前に事前増幅される、または流入データにとっては、光の波長に応じて光を透過させる導波路として見えるという利点が得られる。
【００６７】
別の構成として、ＳＯＡ２１（半導体光増幅器）自体を逆バイアスで使用することにより、入力光信号によって表わされる流入データを、恐らくは時分割多重で特定のタイムスロットで検出することができる。
【００６８】
更に別の構成として、反射器５２は、ＳＯＡ２１の裏面の後方に配置される個別部品によって実現することができる。
【００６９】
第１光コネクタ４は光ファイバスタブ２２によって終端し、光ファイバスタブ２２は、接続されると光ファイバ８と光学的に結合する。光ファイバスタブ２２は、光を、光サブアセンブリ２０によって構成される光回路に結合し、そして光回路から分離する。
【００７０】
光を光ファイバスタブ２２とＳＯＡ２１との間で結合するために、光回路では、レンズ構成を使用する。詳細には、レンズ５４を、第１コネクタ４とＳＯＡ２１との間の光路５１に設ける。このレンズによって、第１コネクタ４からの入力光をＳＯＡ２１の導波路に振り向け、そして同様にして、ＳＯＡ２１の導波路から出力される光を収集し、更に当該光をファイバスタブ２２に振り向ける。このレンズ構成の利点は、この構成によって、光サブアセンブリ２０の光学的トレインの配置が容易になることである。
【００７１】
光サブアセンブリ２０には更にフォトダイオード５５を設け、フォトダイオード５５は、ＳＯＡを１回通過した後の光信号の電力をモニタリングする電力タップとして機能する。フォトダイオード５５は、ＳＯＡ２１の裏面の後方に取り付けられ、そして光の内、反射器５２によって反射されない小さな部分を受光する。別の構成として、電力タップは他の或る方法により実現することができる。
【００７２】
任意であり、かつ環境及び性能要件によって変わるが、ＳＯＡ２１には熱電冷却器３０が配設され、この熱電冷却器にＳＯＡ２１が取り付けられるが、光サブアセンブリ２０では別の構成として、冷却されないＳＯＡ２１を使用することができる。熱電冷却器３０にサーミスタ（図示せず）を組み込んで、ＳＯＡ２１の温度をモニタリングすることができる。
【００７３】
図示のように、熱電冷却器３０はＳＯＡ２１のみを冷却して、ＳＯＡ２１及びサブマウントが周囲から吸収する熱を最小にし、そして熱電冷却器３０のサイズを最小にし、更には、発生する熱の放散を最大にする。これは、光サブアセンブリ２０の他の部品から成る光学的トレイン構造によって、ＳＯＡ２１との温度差に関連するこれらの部品の移動を十分に許容することができるので可能になる。別の構成として、熱電冷却器３０は更に、ＳＯＡ２１に隣接するレンズ３７及び３８を冷却することができるが、この場合でも、熱電冷却器３０を比較的小さくすることができる。光コネクタ４及び５を組み込んだヘッド３は、剥き出しになった光ファイバモジュール１の前方端に配置される結果として、光サブアセンブリ２０が発生する熱を放散させ、光ファイバモジュール１の他の側面は、トランシーバモジュールのような他のモジュールに隣接して使用される。
【００７４】
光サブアセンブリ２０の電力要件は、ＳＯＡ２１の駆動電流、及び熱電冷却器３０の電力要件によって決まる。ＳＯＡ２１の駆動電流は、ドープファイバ増幅器及びドープ導波路型増幅器、特にＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）及びＥＤＷＡ（エルビウム添加導波路型光増幅器）のような他の光増幅器と比べると比較的小さい。この駆動電流要件は、上に議論した低冷却要件とともに、光サブアセンブリがＳＦＰ規格の電力制限を満たすことができることを意味する。
【００７５】
更に、光サブアセンブリ２０はコンパクトな構造を有するので、光サブアセンブリを、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのＴＯＳＡ（送信機光サブアセンブリ）及びＲＯＳＡ（受信機光サブアセンブリ）に設けられる空間に対応する区画２０の内部にぴったりと収納することができる。この小さいフォームファクタは特に、ＳＯＡ２１を光増幅器として選択することにより達成する。
【００７６】
図５に示す第３の別の構造では、光サブアセンブリが実際に、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの為に設けられる空間の半分にぴったり収まる。従って、空間の他方の半分は、他の部品に自由に当てることができる。この空間には冷却器を更に収容することができる。別の構成として、この空間には第２光回路を収容することができ、第２光回路は、第２のＳＯＡ２１を含み、図５の光回路と同じであるが、第２コネクタ５と光学的に結合して第２光ファイバ９に接続される。この構成の一つの例が図６に示され、この例は、光サブアセンブリ２０の第４の別の構造を構成する。
【００７７】
光サブアセンブリ２０の第５の別の構造が図７に示される。第５の別の構造は、第３の別の構造と、以下に説明する変更を除いて同じである。これらの変更を加えることにより、ＳＯＡ２１を当該増幅器の非線形領域で使用し易くなる。
【００７８】
このような使用事例においては、ＳＯＡ２１（半導体光増幅器）では、入力光信号で表わされる流入データの雑音及び揺らぎを抑制する利得飽和特性（入力信号が大きすぎると光の増幅率が下がる性質）、及び入力光信号で表わされるデータを流出させる方向に送信する変調機能を同時に使用することができる。入力光信号で表わされる流入データを分離し、そして流入データが分離されたことを検出するために、光サブアセンブリは、第１コネクタ４とＳＯＡ２１との間の光路５１に配置される９０°反射器５６を含む。９０°反射器５６は入力光信号の電力の一部分を第２フォトダイオード５７に向かって反射し、入力光信号の残りの電力は継続的に、光路５１に沿ってＳＯＡ２１に供給される。入力電力モニターとしても機能する第２フォトダイオード５７は、入力光信号で表わされる流入データの検出器として機能する。制御回路１４によって制御されながら、流入データは第２フォトダイオードによって受信され、そしてシリアルタイムスロットで出力される。流入データは光ファイバモジュールから並列電気コネクタ１５を経由して出力される。
【００７９】
ＳＯＡ２１に到達する入力光信号の光によってＳＯＡ２１が飽和する。従って、入力光信号に対する変調機能が失われる。しかしながら、ＳＯＡ２１を動作させることにより、光ファイバモジュールで並列電気コネクタ１５を経由して受信する流出データによる光を変調して、出力光信号が流出データを表わすようにする。出力電力は、第１フォトダイオード５５によってモニタリングすることができる。
【００８０】
任意であるが、光サブアセンブリには、流入する波長及び流出する波長を分離するフィルタを組み込むことができるので、上に議論した時分割多重方式ではなく波長多重方式が実現する。
【００８１】
図７に示す第５の別の構造では、光サブアセンブリが実際に、ＳＦＰ規格に準拠したトランシーバモジュールのＴＯＳＡ及びＲＯＳＡに設けられる空間の半分にぴったり収まる。従って、空間の他方の半分は、他の部品に自由に当てることができる。この空間には冷却器を更に収容することができる。別の構成として、この空間には第２光回路を収容することができ、第２光回路は、第２のＳＯＡ２１を含み、図７の光回路と同じであるが、第２コネクタ５と光学的に結合して第２光ファイバ９に接続される。この構成の一つの例が図８に示され、この例は、光サブアセンブリ２０の第６の別の構造を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】光ファイバモジュールの斜視図である。
【図２】図１の光ファイバモジュールの分解斜視図である。
【図３】図１の光ファイバモジュールの光サブアセンブリの斜視図である。
【図４】第１の別の光サブアセンブリを示す図である。
【図５】第３の別の光サブアセンブリを示す図である。
【図６】第４の別の光サブアセンブリを示す図である。
【図７】第５の別の光サブアセンブリを示す図である。
【図８】第６の別の光サブアセンブリを示す図である。
【図１】
2009517700.tif 000003
【図２】
2009517700.tif 000004
【図３】
2009517700.tif 000005
【図４】
2009517700.tif 000006
【図５】
2009517700.tif 000007
【図６】
2009517700.tif 000008
【図７】
2009517700.tif 000009
【図８】
2009517700.tif 000010
【国際調査報告】
2009517700.tif 000011
2009517700.tif 000012