(57)【要約】【課題】  メトロ系光ネットワーク、光アクセス網、光ＬＡＮ等の光通信で使用される、小型で受信感度が良好な光トランシーバモジュールを提供すること。【解決手段】  光入出力と電気信号入出力のインターフェースを有する光トランシーバモジュールであって、光トランシーバモジュールの外部と内部間との光結合のためのレンズ１と、異なる波長の送信光と受信光とを分離する波長分離手段と、前記波長分離手段にて反射させて前記光トランシーバモジュールの外部へ送信光を出力するレーザダイオード４と、受信光を光電変換するフォトダイオード８及び前記フォトダイオード８を固定すると共に、前記レーザダイオード４と前記フォトダイオード８を電磁的に遮蔽するサブ基板１０と、前記波長分離手段６を前記サブ基板１０に固定する固定手段とにより構成した。【選択図】  図１
2006345474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入出力と電気信号入出力のインターフェースを有する光トランシーバモジュールモジュールであって、
光トランシーバモジュールの外部と内部との間の光結合のためのレンズと、
異なる波長の送信光と受信光とを分離する波長分離手段と、
前記波長分離手段にて反射させて前記光トランシーバモジュールの外部へ送信光を出力するレーザダイオードと、
前記波長分離手段を透過した受信光を導波する光ファイバと、
前記光ファイバを導波した受信光を光電変換するフォトダイオードと、
前記波長分離手段、前記レーザダイオード及び前記フォトダイオードを固定すると共に、前記レーザダイオードと前記フォトダイオードを電磁気的に遮蔽する金属板とからなる
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載する光トランシーバモジュールにおいて、
波長分離手段は、ＷＤＭフィルタである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載する光トランシーバモジュールにおいて、
波長分離手段は、回折格子である
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記光ファイバは、マルチモード光ファイバである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記光ファイバは、プラスチック光ファイバである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記レンズで前記光トランシーバモジュールを真空封止する
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項７】
光入出力と電気信号入出力のインターフェースを有する光トランシーバモジュールであって、
光トランシーバモジュールの外部と内部間との光結合のためのレンズと、
異なる波長の送信光と受信光とを分離する波長分離手段と、
前記波長分離手段にて反射させて前記光トランシーバモジュールの外部へ送信光を出力するレーザダイオードと、
受信光を光電変換するフォトダイオード及び前記フォトダイオードを固定すると共に、前記レーザダイオードと前記フォトダイオードを電磁的に遮蔽するサブ基板と、
前記波長分離手段を前記サブ基板に固定する固定手段とからなる
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項８】
請求項７に記載する光トランシーバモジュールにおいて、
波長分離手段は、ＷＤＭフィルタである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項９】
請求項７に記載する光トランシーバモジュールにおいて、
固定手段は、前記サブ基板に設けたＶ溝構造と押さえ治具である
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項１０】
請求項７に記載する光トランシーバモジュールにおいて、
固定手段は、ひさし付き治具と押さえ治具である
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項１１】
請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記レンズで前記光トランシーバモジュールを真空封止する
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記レーザダイオードは、半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、
前記フォトダイオードは、入射面に波長フィルタを備えたフォトダイオードである
ことを特徴とする光トランシーバモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光トランシーバモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光送受信機能をひとつのパッケージに収める技術として、マイクロオプティクス方式が知られている。下記非特許文献１を参照して、マイクロオプティクス方式の構成を説明する。図６に代表的なマイクロオプティクス方式の構成を示す。ここで、光送信機サブアッセンブリ（ＴＯＳＡ）１０１は１．３μｍ帯のレーザ光を出力し、光受信機サブアッセンブリ（ＲＯＳＡ）１０２は１．５５μｍ帯の光を受信するものとする。
【０００３】
送信系にあっては、ＴＯＳＡ１０１から出射されたレーザ光が、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）フィルタ１０４ａを経てフェルール１０５の左端に入射する。ＷＤＭフィルタ１０４ａは１．３μｍの光を透過し、１．５５μｍ帯の光を反射するものである。
【０００４】
ＴＯＳＡ１０１から出射された光は、フェルール１０５に接続された光ファイバ１０７ａを経て外部へと出力される。スリーブ１０６によって、フェルール１０５と光ファイバ１０７ａは接続されている。なお、ハウジング１０３はモジュールを構成する部品を固定する筐体である。
【０００５】
外部から入力される光は光ファイバ１０７ａから入射され、フェルール１０５を経て、ＷＤＭフィルタ１０４ａへと到達する。反射した光はＲＯＳＡ１０２へと入射し、光電変換される。
【０００６】
マイクロオプティクス方式を用いる場合、ＴＯＳＡ１０１の内蔵レンズの焦点距離やＲＯＳＡ１０２の内蔵レンズの焦点距離によって、ＴＯＳＡ１０１、ＲＯＳＡ１０２及びフェルールの配置場所が決定される。この、焦点距離の問題からマイクロオプティクス方式では筐体が大きいという問題がある。
【０００７】
また、ＴＯＳＡ１０１とＲＯＳＡ１０２の窓にはガラスなどの誘電体が用いられるために、ＴＯＳＡ１０１に印加される大きな高周波電流の一部がＲＯＳＡ１０２へ誘導され、その結果、受信感度の低下を引き起こす。
【０００８】
光部品のパッケージング技術として、他にＰＬＣ（Planar Light Circuit）が知られている。下記非特許文献２を参照して、ＰＬＣの構成を説明する。図７に代表的なＰＬＣ光トランシーバの構成を示す。
【０００９】
波長はマイクロオプティクス方式と同様で、送信光１．３μｍ帯で、受信光は１．５５μｍ帯である。ＰＬＣ基板１０８は光回路を形成すると同時に、それ以外の光ファイバ１０７ｂ、ＷＤＭフィルタ１０４ｂ、レーザダイオード１０９、フォトダイオード１１０を搭載する基板としての役目もある。
【００１０】
光入出力インターフェースとしては、光ファイバ１０７ｂが用いられる。光ファイバ１０７ｂは、Ｖ溝１１１と溝１１３で簡単に位置決めすることが可能である。さて、１．５５μｍ帯の受信光は光導波路１１２ａを通過し、１．５５μｍ帯を透過するＷＤＭフィルタ１０４ｂを経て、フォトダイオード１１０へと入射して光電変換される。
【００１１】
一方、１．３μｍ帯の送信光はレーザダイオード１０９から出射され、光導波路１１２ｂを通り、１．３μｍ帯を反射するＷＤＭフィルタ１０４ｂで反射され、光導波路１１２ａを経て、光ファイバ１０７ｂへと出力される。
【００１２】
このようにして、平面基板の上で、レンズを含む空間光学系を用いずに光トランシーバを実現できるのが、ＰＬＣの特徴である。しかしながら、マイクロオプティクス方式と同じ問題点は克服されていない。すなわち、レーザダイオード１０９やフォトダイオード１１０はチップ状態で配置されているため、互いの（特にレーザダイオード１０９やフォトダイオード１１０への）電磁波誘導に基づく受信感度の低下の問題がある。
【００１３】
また、技術的にはレーザダイオード１０９やフォトダイオード１１０の配置の自由度は高いものの、ＰＬＣの製造コストの問題から極端に大きなＰＬＣ基板を作製して、レーザダイオード１０９やフォトダイオード１１０を電磁波誘導の問題が起きないほど遠くに配置することは現実的ではない。さらに、ＰＬＣ基板の光導波路１１２ａ，１１２ｂの曲がり半径はあまり小さくできないため、一般に基板が長尺になるという問題がある。
【００１４】
【非特許文献１】オプトロニクス社「オプトロニクス」２００４年１月、２６５号、ｐｐ．１７２−１７７、「アクセス用光送受信モジュール」佐藤栄裕、多治見信朗のｐ．１７３の３章及びｐ．１７３の図２
【非特許文献２】オプトロニクス社「オプトロニクス」２００４年１月、２６５号、ｐｐ．１７２−１７７、「アクセス用光送受信モジュール」佐藤栄裕、多治見信朗のｐ．１７３の３章及びｐ．１７３の図４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
このように、マイクロオプティクス方式のＴＯＳＡとＲＯＳＡや、ＰＬＣのレーザダイオード１０９とフォトダイオード１１０は、互いに電磁誘導を起こしやすい構造であるため、受信感度の低下を引き起こしていたが、電磁波誘導を制御するような構造の実現は困難であり、たとえ実現できたとしてもコストが高くなるという問題がある。さらに、マイクロオプティクス方式とＰＬＣは、いずれも光学系等の構造上の制約により、小型化が困難であった。
【００１６】
これらのことから、本発明は、メトロ系光ネットワーク、光アクセス網、光ＬＡＮ等の光通信で使用される、小型で受信感度が良好な光トランシーバモジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するための第１の発明（請求項１に対応）に係る光トランシーバモジュールは、光入出力と電気信号入出力のインターフェースを有する光モジュールであって、光トランシーバモジュールの外部と内部との間の光結合のためのレンズと、異なる波長の送信光と受信光とを分離する波長分離手段と、前記波長分離手段にて反射させて前記光トランシーバモジュールの外部へ送信光を出力するレーザダイオードと、前記波長分離手段を透過した受信光を導波する光ファイバと、前記光ファイバを導波した受信光を光電変換するフォトダイオードと、前記波長分離手段、前記レーザダイオード及び前記フォトダイオードを固定すると共に、前記レーザダイオードと前記フォトダイオードを電磁気的に遮蔽する金属板とからなることを特徴とする。
【００１８】
上記の課題を解決するための第２の発明（請求項２に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明に記載する光トランシーバモジュールにおいて、波長分離手段は、ＷＤＭフィルタであることを特徴とする。
【００１９】
上記の課題を解決するための第３の発明（請求項３に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明に記載する光トランシーバモジュールにおいて、波長分離手段は、回折格子であることを特徴とする。
【００２０】
上記の課題を解決するための第４の発明（請求項４に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明ないし第３の発明のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、前記光ファイバは、マルチモード光ファイバであることを特徴とする。
【００２１】
上記の課題を解決するための第５の発明（請求項５に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明ないし第３の発明のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、前記光ファイバは、プラスチック光ファイバであることを特徴とする。
【００２２】
上記の課題を解決するための第６の発明（請求項６に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明ないし第５の発明のいずれかに記載する光トランシーバモジュールにおいて、前記レンズで前記光トランシーバモジュールを真空封止することを特徴とする。
【００２３】
上記の課題を解決するための第７の発明（請求項７に対応）に係る光トランシーバモジュールは、光入出力と電気信号入出力のインターフェースを有する光トランシーバモジュールであって、光トランシーバモジュールの外部と内部間との光結合のためのレンズと、異なる波長の送信光と受信光とを分離する波長分離手段と、前記波長分離手段にて反射させて前記光トランシーバモジュールの外部へ送信光を出力するレーザダイオードと、受信光を光電変換するフォトダイオード及び前記フォトダイオードを固定すると共に、前記レーザダイオードと前記フォトダイオードを電磁的に遮蔽するサブ基板と、前記波長分離手段を前記サブ基板に固定する固定手段とからなることを特徴とする。
【００２４】
上記の課題を解決するための第８の発明（請求項８に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第７の発明に係る光トランシーバモジュールにおいて、波長分離手段は、波長分割多重フィルタであることを特徴とする。
【００２５】
上記の課題を解決するための第９の発明（請求項９に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第７の発明に係る光トランシーバモジュールにおいて、固定手段は、前記サブ基板に設けたＶ溝構造と押さえ治具であることを特徴とする。
【００２６】
上記の課題を解決するための第１０の発明（請求項１０に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第７の発明に係る光トランシーバモジュールにおいて、固定手段は、ひさし付き治具と押さえ治具であることを特徴とする。
【００２７】
上記の課題を解決するための第１１の発明（請求項１１に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第７の発明ないし第１０の発明のいずれかに係る光トランシーバモジュールにおいて、前記レンズで前記光トランシーバモジュールを真空封止することを特徴とする。
【００２８】
上記の課題を解決するための第１２の発明（請求項１２に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明ないし第１１の発明のいずれかに係る光トランシーバモジュールにおいて、前記レーザダイオードは、半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードであることを特徴とする。
【００２９】
上記の課題を解決するための第１３の発明（請求項１３に対応）に係る光トランシーバモジュールは、第１の発明ないし第１２の発明のいずれかに係る光トランシーバモジュールにおいて、前記フォトダイオードは、入射面に波長フィルタを備えたフォトダイオードであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る光トランシーバモジュールは、小型であり、かつ、受信感度が良好な光送受信が可能である。光トランシーバモジュールが小型で実現できたため、これを適用することにより、さらに小型で多チャンネルのメトロ系光ネットワーク、光アクセス網、光ＬＡＮ等のネットワーク装置を実現することができる。また、本発明に係る光トランシーバモジュールは、受信感度が良好なため、より長距離用のネットワーク装置に適用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明に係る光トランシーバモジュールの実施例を図１及び図２を用いて説明する。図１は実施例１に係る光トランシーバモジュールの側面図、図２は実施例２に係る光トランシーバモジュールの側面図、図３は実施例３及び実施例４に係る光トランシーバモジュールの概要図、図４は実施例３に係る光トランシーバモジュールの要部構成図、図５は実施例４に係る光トランシーバモジュールの要部構成図である。
【実施例１】
【００３２】
以下、本実施例に係る光トランシーバモジュールの構成及び製作方法について説明する。図１に示すように、光トランシーバモジュールの基部である基板３の上部にはフォトダイオード８とトランスインピーダンス・アンプ９を載置して固定し、これらに必要な配線を行った後、基板３の上部にスペーサ１１を載置して固定し、さらにこのスペーサ１１の上部にサブ基板１０を載置して固定する。
【００３３】
サブ基板１０の上部にはレーザダイオード４とモニターフォトダイオード５を載置して固定し、これらに必要な配線を行う。また、サブ基板１０には光ファイバ７の外径と略同径の穴１０ａを上下方向に貫通するように設け、光ファイバ７をサブ基板１０に設けた穴１０ａに挿入して固定する。
【００３４】
光ファイバ７の一方の端部は径方向に切断され、この切断面は研摩され、さらに無反射コーティングが施されている。この径方向に切断した光ファイバ７の端部はサブ基板１０の下面と同じ高さになるように設置されている。
【００３５】
また、光ファイバ７のもう一方の端部は端面が径方向に対して４５度の角度をなすように切断され、この切断面は研摩され、さらにＷＤＭフィルタ６が蒸着されている。ＷＤＭフィルタ６は、１．３μｍ帯を反射し、１．５５μｍ帯を透過する膜である。本実施例では、ＷＤＭフィルタ６が課題を解決するための手段に記載する波長分離手段である。
【００３６】
光トランシーバモジュールは、缶形状のパッケージになっており、この缶形状のパッケージは筐体２と基板３を主部品として構成される。筐体２の上面には、光トランシーバモジュールの内部と外部の光境界としてレンズ１を設ける。また、レンズ１、筐体２及び基板３の内部は真空封止されており、これらは下から基板３、筐体２、レンズ１の順に積み上げて製作する。最後に筐体２とレンズ１とを溶接などにより結合して光トランシーバモジュールを完成する。
【００３７】
以下、送信系について説明する。レーザダイオード４から出力される送信波長は１．３μｍ帯である。レーザダイオード４から出射された１．３μｍ帯のレーザ光である送信光を光トランシーバモジュールの外部へ導くために、ＷＤＭフィルタ６を用いる。本実施例では、光ファイバ７として、マルチモード光ファイバを用いた。
【００３８】
レーザダイオード４からの送信光はＷＤＭフィルタ６で反射され上方へと導かれる。本実施例では、光トランシーバモジュールの内部と外部との光学結合のため、また光トランシーバモジュール内部の真空封止のために、レンズ１が設けられているが、光学結合のためのレンズ１を筐体２の内部に置き、別のガラス板によって筐体２を封止することも可能である。
【００３９】
また、レーザダイオード４の動作状態を監視するために、ＷＤＭフィルタ６とは反対側に置かれたモニターフォトダイオード５を用いる。モニターフォトダイオード５の光電流測定によって、レーザダイオード４のＷＤＭフィルタ６側への出力光強度をモニターすることができる。
【００４０】
以下、受信系について説明する。フォトダイオード８で光電変換される受信波長は１．５５μｍ帯である。光トランシーバモジュールの外部から本実施例の光トランシーバモジュールに入力される１．５５μｍ帯の受信光は、レンズ１から入射される。光トランシーバモジュール内部では、レンズ１によって光学結合された受信光が光ファイバ７へと入力される。
【００４１】
光ファイバ７の上端面にはＷＤＭフィルタ６が蒸着されているが、１．５５μｍ帯は透過波長であるためごくわずかな損失分を除いて光ファイバ７へと導入される。本実施例では、信号ビットレート１０Ｇｂ／ｓの光トランシーバモジュールを製作したが、この信号ビットレートにおいて適当なフォトダイオード８の有効径は大きいため、光ファイバ７として光学結合が容易で過剰損失が小さいマルチモード光ファイバを用いた。
【００４２】
光ファイバ７を経た受信光は、サブ基板１０の下にあるフォトダイオード８へと入力され、信号は光電変換される。光電変換された光電流は非常に小さいので、隣に配置されたトランスインピーダンス・アンプ９で増幅して、電気信号として光トランシーバモジュールの外部へと出力される。
【００４３】
本実施例では、レーザダイオード４として半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードを用い、かつ、フォトダイオード８として透過帯域が１．４８〜１．５０μｍの波長フィルタを入射面に備えたフォトダイオードを用いて光トランシーバモジュールを製作する。このように、レーザダイオード４の半値放射角が２０度以下であるため光ファイバとの結合が良好で高効率に光結合させることができる。
【００４４】
また、１．５５μｍ帯（１．５５〜１．５６μｍ）を使用する映像信号を遮断するために、従来は光トランシーバモジュールの外部に１．５５μｍ帯遮断フィルタを設置しなければならなかったが、１．４８〜１．５０μｍのみ透過する波長フィルタ付きフォトダイオードを用いたため、光トランシーバモジュールの外部に波長フィルタを設置する必要がない。
【００４５】
本実施例に係る光トランシーバモジュールは良好に動作し、金属製のサブ基板１０送信側レーザダイオード４と受信側フォトダイオード８を分離したため、送信側からの電磁波の漏洩は小さく、送受信を同時に行っても受信感度の低下はほとんどない。
【００４６】
また、ＷＤＭフィルタ６からフォトダイオード８までの光学系には光ファイバ７を用いているので、遮蔽が不十分な場合には、スペーサ１１の厚さと光ファイバ７の長さを大きくすれば、さらに良好な遮蔽対策が可能である。
【実施例２】
【００４７】
本実施例と実施例１との主な相違点は、送信光と受信光の分離のための波長分離手段である。波長分離手段は、実施例１ではＷＤＭフィルタであるが、本実施例では回折格子である。回折格子を透過あるいは反射する光は、その波長によって回折角度が異なるという性質がある。この性質を利用することにより、１．３μｍ帯の送信光と１．５５μｍ帯の受信光を異なる回路に分離することができる。
【００４８】
この他の本実施例と実施例１との主な相違点は、実施例１で用いた光ファイバは一方の端部を径方向に切断して、切断面を研磨したが、本実施例では両方の端部を径方向に切断して、切断面を研磨したこと、また、レーザダイオード４に電力を供給し、レーザダイオード４を駆動するためのレーザダイオード４ドライバも光トランシーバモジュール内に内蔵したことなどである。
【００４９】
以下、本実施例に係る光トランシーバモジュールの構成及び製作方法について説明する。図２に示すように、光トランシーバモジュールの基部である基板３の上部にはフォトダイオード８とトランスインピーダンス・アンプ９を載置して固定し、これらに必要な配線を行った後、基板３の上部にスペーサ１１を載置して固定し、さらにこのスペーサ１１の上部にサブ基板１０を載置して固定する。
【００５０】
サブ基板１０の上部にはレーザダイオード４とモニターフォトダイオード５とプリズム１２とレーザダイオードドライバ１３を載置して固定し、これらに必要な配線を行う。また、サブ基板１０には光ファイバ７の外径と略同径の穴１０ｂを上下方向に貫通するように設け、光ファイバ７をサブ基板１０に設けた穴１０ｂに挿入して固定する。
【００５１】
光ファイバ７の両端部は径方向に切断され、この切断面は研摩され、さらに無反射コーティングが施されている。この径方向に切断した光ファイバ７の両端部はサブ基板１０の上面及び下面と同じ高さになるように設置されている。なお、本実施例では光ファイバ７として、プラスチック光ファイバを用いた。また、本実施例では光ファイバ７を用いたが、光学系の設計を変更すれば光ファイバ７を用いないことも可能である。
【００５２】
光トランシーバモジュールは、缶形状のパッケージになっており、この缶形状のパッケージは筐体２と基板３を主部品として構成される。筐体２の上面に、光トランシーバモジュールの内部と外部との光境界としてレンズ１を設け、筐体２の内部上方に回折格子１４を設置し固定した。本実施例では、回折格子１４が課題を解決するための手段に記載する波長分離手段である。
【００５３】
また、レンズ１、筐体２及び基板３の内部は真空封止されており、これらは下から基板３、筐体２、レンズ１の順に積み上げて製作する。最後に筐体２とレンズ１とを溶接などにより結合して光トランシーバモジュールを完成する。
【００５４】
以下、受信系について説明する。外部から入射した１．５５μｍ帯の受信光は、レンズ１で集光された後、回折格子１４を通過する。前述のように回折格子１４には、波長の短い光を大きく曲げ、波長の長い光はあまり曲げないという性質がある。
【００５５】
送信光が１．３μｍ帯で、受信光が１．５５μｍ帯である場合、より短波長の１．３μｍ帯の送信光のほうが大きな回折角度で回折格子１４を通過し、１．５５μｍ帯の受信光は小さい回折角度で回折格子１４を通過する。
【００５６】
回折格子１４を通過した受信光は、光ファイバ７を通過して、フォトダイオード８へと入射して光電変換される。光電変換された光電流は非常に小さいので、隣に配置されたトランスインピーダンス・アンプ９で増幅し、電気信号として光トランシーバモジュールの外部へと出力される。
【００５７】
以下、送信系について説明する。レーザダイオード４から出射した１．３μｍ帯レーザ光は、プリズム１２にて全反射され、回折格子１４へと向かう。送信光は受信光より短波長であるため、回折格子１４でより大きく回折し、受信光と同じ光路を逆に辿って、光トランシーバモジュールの外部へと出力される。
【００５８】
本実施例では、レーザダイオード４として半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードを用い、かつ、フォトダイオード８として透過帯域が１．４８〜１．５０μｍの波長フィルタを入射面に備えたフォトダイオードを用いて光トランシーバモジュールを製作する。このように、レーザダイオード４の半値放射角が２０度以下であるため光ファイバとの結合が良好で高効率に光結合させることができる。
【００５９】
また、１．５５μｍ帯（１．５５〜１．５６μｍ）を使用する映像信号を遮断するために、従来は光トランシーバモジュールの外部に１．５５μｍ帯遮断フィルタを設置しなければならなかったが、１．４８〜１．５０μｍのみ透過する波長フィルタ付きフォトダイオードを用いたため、光トランシーバモジュールの外部に波長フィルタを設置する必要がない。
【００６０】
本実施例に係る光トランシーバモジュールは、良好に動作し、実施例１と同様、金属製のサブ基板１０で送信側のレーザダイオード４と受信側のフォトダイオード８を分離したため、送信側からの電磁波の漏洩は小さく、送受信を同時に行っても受信感度の低下はほとんど無い。
【００６１】
また、ＷＤＭフィルタ６からフォトダイオード８までの光学系には光ファイバ７を用いているので、遮蔽が不十分な場合には、スペーサ１１の厚さと光ファイバ７の長さを大きくすれば、さらに良好な遮蔽対策が可能である。
【実施例３】
【００６２】
以下、本実施例に係る光トランシーバモジュールの構成及び製作方法について説明する。図３に示すように、光トランシーバモジュールの基部である基板３の上部にはフォトダイオード８とトランスインピーダンス・アンプ９を載置して固定し、これらに必要な配線を行った後、基板３の上部にスペーサ１１を載置して固定し、さらにこのスペーサ１１の上部にサブ基板１０を載置して固定する。
【００６３】
サブ基板１０の上部には板状の押さえ治具２０を載置する。押さえ治具２０の設置方法に関しては後ほど詳述する。押さえ治具２０の上部にはモニターフォトダイオード５とレーザダイオード４を載置して固定し、これらに必要な配線を行う。また、サブ基板１０の下方にフォトダイオード８が位置する部分には、貫通孔２３を上下方向に貫通するように設ける。
【００６４】
貫通孔２３の上方にはＷＤＭフィルタ６を設置する。ＷＤＭフィルタ６は、１．３μｍ帯を反射し、１．５５μｍ帯を透過する膜である。本実施例では、ＷＤＭフィルタ６が課題を解決するための手段に記載する波長分離手段である。ＷＤＭフィルタ６の設置方法に関しては後ほど詳述する。
【００６５】
光トランシーバモジュールは、缶形状のパッケージになっており、この缶形状のパッケージは筐体２と基板３を主部品として構成される。筐体２の上面には、光トランシーバモジュールの内部と外部の光境界としてレンズ１を設ける。また、レンズ１、筐体２及び基板３の内部は真空封止されており、これらは下から基板３、筐体２、レンズ１の順に積み上げて製作する。最後に筐体２とレンズ１とを溶接などにより結合して光トランシーバモジュールを完成する。
【００６６】
以下、ＷＤＭフィルタ６をサブ基板１０に固定する方法について説明する。図４に示すように、板状のＷＤＭフィルタ６を固定するために、サブ基板１０に設けられたＶ溝２１と押さえ治具２０を使用する。Ｖ溝２１は底部の角度が９０度であり、かつ、斜辺２１aとサブ基板２１の上面とのなす角が４５度のＶ字状の溝である。Ｖ溝２１はサブ基板１０の上面をカッターで研磨して形成する。
【００６７】
Ｖ溝２１の底部にＷＤＭフィルタ６を突き当てて、押さえ治具２０でＷＤＭフィルタ６をＶ溝２１の貫通孔２３側の斜面２１aに押し付け、この状態で押さえ治具２０をサブ基板１０に溶接、はんだ付け又は接着剤等により固定すれば、ＷＤＭフィルタ６を所望の取り付け角度でサブ基板１０に固定することができる。本実施例では、Ｖ溝２１と押さえ治具２０が課題を解決するための手段に記載する固定手段である。
【００６８】
以下、送信系について説明する。レーザダイオード４から出力される送信波長は１．３μｍ帯のレーザ光である。レーザダイオード４から出射された１．３μｍ帯のレーザ光である送信光を光トランシーバモジュールの外部へ導くために、ＷＤＭフィルタ６を用いる。レーザダイオード４からの送信光はＷＤＭフィルタで反射され上方へと導かれる。
【００６９】
本実施例では、光トランシーバモジュールの内部と外部との光学結合のため、また光トランシーバモジュール内部の真空封止のために、レンズ１が設けられているが、光学結合のためのレンズ１を筐体２の内部に置き、別のガラス板によって筐体２を封止することも可能である。
【００７０】
レーザダイオード４の動作状態を監視するために、ＷＤＭフィルタ６とは反対側に置かれたモニターフォトダイオード５を用いる。モニターフォトダイオード５の光電流測定によって、レーザダイオード４のＷＤＭフィルタ６側への出力光強度をモニターすることができる。
【００７１】
以下、受信系について説明する。フォトダイオード８で光電変換される受信波長は１．５５μｍ帯のレーザ光である。光トランシーバモジュールの外部から本実施例の光トランシーバモジュールに入力される１．５５μｍ帯の受信光は、レンズ１から入射される。ＷＤＭフィルタは、１．５５μｍ帯は透過波長であるため、外部からの入力光はわずかな損失分を除いてフォトダイオードへと入力され、受信光は光電変換される。本実施例では、信号のビットレートは１．２５Gb/sである。
【００７２】
貫通孔２３を経た受信光は、サブ基板１０の下にあるフォトダイオード８へと入力され、受信光は光電変換される。光電変換された光電流は非常に小さいので、隣に配置されたトランスインピーダンス・アンプ９で増幅して、電気信号として光トランシーバモジュールの外部へと出力される。
【００７３】
本実施例では、レーザダイオード４として半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードを用い、かつ、フォトダイオード８として透過帯域が１．４８〜１．５０μｍの波長フィルタを入射面に備えたフォトダイオードを用いて光トランシーバモジュールを製作する。このように、レーザダイオード４の半値放射角が２０度以下であるため光ファイバとの結合が良好で高効率に光結合させることができる。
【００７４】
また、１．５５μｍ帯（１．５５〜１．５６μｍ）を使用する映像信号を遮断するために、従来は光トランシーバモジュールの外部に１．５５μｍ帯遮断フィルタを設置しなければならなかったが、１．４８〜１．５０μｍのみ透過する波長フィルタ付きフォトダイオードを用いたため、光トランシーバモジュールの外部に波長フィルタを設置する必要がない。
【００７５】
本実施例に係る光トランシーバモジュールは、良好に動作し、金属のサブ基板１０で送信側レーザダイオード４と受信側フォトダイオード８を分離したため、送信側からの電磁波の漏洩は小さく、送受信を行っても受信感度の低下はほとんど無い。
【実施例４】
【００７６】
実施例４と実施例３との相違点は、ＷＤＭフィルタ６の実装の方法である。以下、本実施例に係る光トランシーバモジュールの構成及び製作方法について説明する。図３に示すように、光トランシーバモジュールの基部である基板３の上部にはフォトダイオード８とトランスインピーダンス・アンプ９を載置して固定し、これらに必要な配線を行った後、基板３の上部にスペーサ１１を載置して固定し、さらにこのスペーサ１１の上部にサブ基板１０を載置して固定する。
【００７７】
サブ基板１０の上部には板状の押さえ治具２０を載置する。押さえ治具２０の設置方法に関しては後ほど詳述する。押さえ治具２０の上部にはモニターフォトダイオード５とレーザダイオード４を載置して固定し、これらに必要な配線を行う。また、サブ基板１０の下方にフォトダイオード８が位置する部分には、貫通孔２３を上下方向に貫通するように設ける。
【００７８】
貫通孔２３の上方にはＷＤＭフィルタ６を設置する。ＷＤＭフィルタ６は、１．３μｍ帯を反射し、１．５５μｍ帯を透過する膜である。本実施例では、ＷＤＭフィルタ６が課題を解決するための手段に記載する波長分離手段である。ＷＤＭフィルタ６の設置方法に関しては後ほど詳述する。
【００７９】
光トランシーバモジュールは、缶形状のパッケージになっており、この缶形状のパッケージは筐体２と基板３を主部品として構成される。筐体２の上面には、光トランシーバモジュールの内部と外部の光境界としてレンズ１を設ける。また、レンズ１、筐体２及び基板３の内部は真空封止されており、これらは下から基板３、筐体２、レンズ１の順に積み上げて製作する。最後に筐体２とレンズ１とを溶接などにより結合して光トランシーバモジュールを完成する。
【００８０】
以下、ＷＤＭフィルタ６をサブ基板１０に固定する方法について説明する。図５に示すように、押さえ治具２０をサブ基板１０の上部に溶接、はんだ付け又は接着剤等により固定する。押さえ治具２０の貫通孔２３挟んだ反対側には、ひさし付き治具２２を設置する。ひさし付き治具２２の形状はほぼ直方体であり、ひさし付き治具２２の貫通孔２３側の面の上端部には、凸状のひさし部２２ａが設けられている。
【００８１】
ＷＤＭフィルタ６の一方の端部を押さえ治具２０の端部に突き当て、ＷＤＭフィルタ６の他方の端部をひさし付き治具２２の側面に立て掛ける。ＷＤＭフィルタ６が揺れたり、ずれたりしないように、ひさし付き治具２２を押さえ治具２０の方へ押し付けてＷＤＭフィルタ６を固定し、この状態でひさし付き治具２２をサブ基板１０に溶接、はんだ付け又は接着剤等により固定する。
【００８２】
ＷＤＭフィルタ６とサブ基板１０の上面とのなす角を４５度とするために、サブ基板１０の上面からひさし付き治具２２のひさし部２２aの下面までの高さをｈとし、ＷＤＭフィルタ６の長さをｌとしたときに、ｈ＝ｌ／√２となるようにしたことにより、ＷＤＭフィルタ６を所望の取り付け角度でサブ基板１０に固定することができる。
【００８３】
このように、サブ基板１０の上面からひさし部２２aの下面までの高さｈを変更することにより、ＷＤＭフィルタ６の取り付け角度を設定できるため、簡易な方法でありながら、高度な角度精度を実現することができる。本実施例では、ひさし付き治具２２と押さえ治具２０が課題を解決するための手段に記載する固定手段である。
【００８４】
以下、送信系について説明する。レーザダイオード４から出力される送信波長は１．３μｍ帯のレーザ光である。レーザダイオード４から出射された１．３μｍ帯のレーザ光である送信光を光トランシーバモジュールの外部へ導くため、ＷＤＭフィルタ６を用いる。レーザダイオード４からの送信光はＷＤＭフィルタ６で反射され上方へと導かれる。
【００８５】
本実施例では、光トランシーバモジュールの内部と外部との光学結合のため、また光トランシーバモジュール内部の真空封止のために、レンズ１が設けられているが、光学結合のためのレンズ１を筐体２の内部に置き、別のガラス板によって筐体２を封止することも可能である。
【００８６】
レーザダイオード４の動作状態を監視するために、モニターフォトダイオード５をＷＤＭフィルタ６とは反対側に設置する。モニターフォトダイオード５の光電流測定によって、レーザダイオード４のＷＤＭフィルタ６側への出力光強度をモニターすることができる。
【００８７】
以下、受信系について説明する。フォトダイオード８で光電変換される受信波長は１．５５μｍ帯のレーザ光である。光トランシーバモジュールの外部から本実施例の光トランシーバモジュールに入力される１．５５μｍ帯の受信光は、レンズ１から入射される。ＷＤＭフィルタは、１．５５μｍ帯は透過波長であるため、外部からの受信光はわずかな損失分を除いてフォトダイオード８へと入力され、受信光は光電変換される。本実施例では、信号のビットレートは１．２５Gb／sである。
【００８８】
貫通孔２３を経た受信光は、サブ基板１０の下にあるフォトダイオード８へと入力され、信号は光電変換される。光電変換された光電流は非常に小さいので、隣に配置されたトランスインピーダンス・アンプ９で増幅して、電気信号として光トランシーバモジュールの外部へと出力される。
【００８９】
本実施例では、レーザダイオード４として半値放射角が２０度以下の狭放射角レーザダイオードを用い、かつ、フォトダイオード８として透過帯域が１．４８〜１．５０μｍの波長フィルタを入射面に備えたフォトダイオードを用いて光トランシーバモジュールを製作する。このように、レーザダイオード４の半値放射角が２０度以下であるため光ファイバとの結合が良好で高効率に光結合させることができる。
【００９０】
また、１．５５μｍ帯（１．５５〜１．５６μｍ）を使用する映像信号を遮断するために、従来は光トランシーバモジュールの外部に１．５５μｍ帯遮断フィルタを設置しなければならなかったが、１．４８〜１．５０μｍのみ透過する波長フィルタ付きフォトダイオードを用いたため、光トランシーバモジュールの外部に波長フィルタを設置する必要がない。
【００９１】
本実施例に係る光トランシーバモジュールは、良好に動作し、金属のサブ基板１０で送信側レーザダイオード４と受信側フォトダイオード８を分離したため、送信側からの電磁波の漏洩は小さく、送受信を行っても受信感度の低下はほとんど無い。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明に係る光トランシーバモジュールは、小型で受信感度が良好であるため、メトロ系光ネットワーク、光アクセス網、光ＬＡＮ等の光通信に適用する場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】実施例１に係る光トランシーバモジュールの側面図
【図２】実施例２に係る光トランシーバモジュールの側面図
【図３】実施例３及び実施例４に係る光トランシーバモジュールの概要図
【図４】実施例３に係る光トランシーバモジュールの要部構成図
【図５】実施例４に係る光トランシーバモジュールの要部構成図
【図６】マイクロオプティクス方式の側面図である。
【図７】ＰＬＣ光トランシーバの側面図である。
【符号の説明】
【００９４】
１  レンズ
２  筐体
３  基板
４  レーザダイオード
５  モニターフォトダイオード
６  ＷＤＭフィルタ
７  光ファイバ
８  フォトダイオード
９  トランスインピーダンス・アンプ
１０  サブ基板
１０ａ，１０ｂ  穴
１１  スペーサ
１２  プリズム
１３  レーザダイオードドライバ
１４  回折格子
２０  押さえ治具
２１  Ｖ溝
２１ａ  斜辺
２２  ひさし付き治具
２２ａ  ひさし部
２３  貫通孔
１０１  ＴＯＳＡ（光送信機サブアッセンブリ）
１０２  ＲＯＳＡ（光受信機サブアッセンブリ）
１０３  ハウジング
１０４ａ，１０４ｂ  ＷＤＭフィルタ
１０５  フェルール
１０６  スリーブ
１０７ａ，１０７ｂ  光ファイバ
１０８  ＰＬＣ基板
１０９  レーザダイオード
１１０  フォトダイオード
１１１  Ｖ溝
１１２ａ，１１２ｂ  光導波路
１１３  溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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