(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体光素子の高集積化ＴＦＦや石英系導波路フィルターＡＷＧに頼らない合波器を用いて１００ＧｂＥ−ＬＲ４用光送信器を実現し、光トランシーバの小型化・効率化に適合した４波長多重光送信器用立体構造の合波器の提供を目的とする。【解決手段】ＬＲ４用光送信器に要求される４つの波長に対応したＬＤ素子をそれぞれ小型円筒形パッケージ内に搭載した４個のＬＤモジュールを作製する。さらに、４波長多重光送信器用合波器に４個の第一レンズ１０、第二レンズ８と２枚の誘電体ダイクロイックフィルター１、２、一枚偏波合成フィルター３と三枚の反射ミラー４、５、６、偏波無依存光アイソレータ７およびレセプタクル９を予め固定しておく。作製した４波長多重光送信器用の立体構造の合波器に４個のＬＤモジュールを調芯しながらＹＡＧレーザ溶接で固定することで各ＬＤ素子から送信された信号光が合波する立体構造の４波長多重光送信器を実現する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なる４つ直線偏波ビームを１本の光ファイバーもしくは１個の光レセプタクルに入射する４波長多重光送信器の合波器において、四つコリメータ光ビームの入射口を備え、前記入射口は同一方向向き、入射する光ビームを長い波長順でＬａｎｅ０〜３とし、上記Ｌａｎｅ０とＬａｎｅ２の光ビームを層１に、上記Ｌａｎｅ１とＬａｎｅ３の光ビームを層２に振り分け、横２つ並びの２層構造になり、各層の光ビームの偏波方向が同じ、且層１の光ビームの偏波面向きが層２の光ビームの偏波面向きと垂直である立体合波構造を特徴とする４波長多重光送信器の合波器構成法。
【請求項２】
前記４波長多重光送信器の合波器において、光伝播方向が同じの上記Ｌａｎｅ０ビームと上記Ｌａｎｅ２ビームが垂直に交差するように片方の光ビームの光軸上に反射ミラーを４５度に配置し、更に上記Ｌａｎｅ０ビームとＬａｎｅ２ビームの垂直交差位置に２つの光ビームの片方を反射し、他方を透過するダイクロイックフィルターを配置することにより第一合波を形成し、同様上記Ｌａｎｅ１とＬａｎｅ３が第二合波を形成する。更に第一合波と第二合波を垂直交差するように片方の合波ビームの光軸上に反射ミラーを４５度に配置し、更に上記第一合波ビームと第２合波ビームの交差位置に偏波面向き９０度違いの２つ合波ビームの片方を反射し、他方を透過する偏波合成フィルター（ＰＢＣ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を配置することにより最終合波になる立体合波構造を特徴とする４波長多重光送信器の合波器構成法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、光通信システムで用いられる４波長多重光送信器の合波器の構成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】    光送信器モジュールは、有線通信とは限らず無線通信などの基地局間データ通信容量の増大に連れて、光送信モジュールの通信速度の速さが求められる。ＬＲ４と呼ばれる４Ｃｈの波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光伝送方式のみならず更に４００ＧｂＥ超高速光伝送方式の４値変調方式であるＰＡＭ４（ＰＡＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）という光信号伝送方式もあり、光クロストークの少ない且製造し易い光送信モジュールが求められている。【０００３】  従来、１００ＧｂＥ−ＬＲ４用の光送信機ＴＯＳＡ部では、Ｌａｎｅ０〜３の各波長に対応した４個の光送信光源のＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）素子が同一ボックスの中に配置され、更に同じ空間の中にレンズや薄膜フィルターブロック（ＴＦＦブロック：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｆｉｌｔｅｒ）を調芯しＵＶ接着剤で固定する方法が一般的である（図４）。【０００４】  さらに、最近ではＡＷＧ（Ａｒｒａｙ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）と呼ばれる石英系導波路波長フィルターと４個のＬＤチップを同一パッケージ内に収容し、小型化を実現する構成も行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  前述したいくつの構成法では、光学系の調芯時間より調芯後ＵＶ接着剤の硬化時間の方は遙かに長いことが現状である。一方狭い同一空間の中に波長の違う四つＬＤを封入することでＬＤ間の迷光干渉が避けられず、ＰＡＭ４という超高速信号伝送方式にとって悪影響を与えることも明白である。いずれの構成法では半導体ＬＤ素子の扱いや製造タクトタイムのロスは大きな問題であることが現状である。【０００６】  一方、従来集積型光素子を用いる構成法（図４）では、４波長の合波用に集積されるＴＦＦブロックは、原理的に４枚のＷＤＭと呼ばれるバンドパスの狭いフィルターを平行平板の片面に波長順番に貼り付け、８度など小角度で光ビームを入射させ、４つの波長を持つ光ビームを合波する構造であり、気密性や高周波特性を達するには高価なセラミックボックス型のケースが欠かせないことも現状である。またＡＷＧを用いた構成法でも同じである。【０００７】  本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高価なＴＦＦブロックに頼らなく、セラミックボックスも不要で、簡便に１００ＧｂＥ−ＬＲ４用４波長多重光送信器を実現し、更にＬＤ素子間の光クロストークのない４波長多重光送信器の合波器構成法を考案することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記課題を解決する第１の発明に係る４波長多重光送信器の合波器構成法では、Ｌａｎｅ０〜Ｌａｎｅ３の各波長に対応したＬＤ素子をそれぞれＴ０−Ｃａｎと呼ばれる最も安価な小型円筒形パッケージ内に搭載し、平窓付きキャップで気密封止した４個のＬＤモジュール（図２）を予め作成しておき、４つの光ビームの入射口にコリメータレンズを装着し、上記Ｌａｎｅ０とＬａｎｅ２の光ビームを層１に、上記Ｌａｎｅ１とＬａｎｅ３の光ビームを層２に振り分け、横２つ並びの２層構造になり、各層内の光ビームの偏波面向きが同じ、且層１の偏波面向きが層２の偏波面向きと垂直になるようにＬＤモジュールの偏波面を調整し配置する。更にコリメータビームを形成するようにＬＤモジュールとコリメータレンズとの相対位置を調芯し、ＹＡＧレーザで固定する。【０００９】  上記課題を解決する第２の発明に係る４波長多重光送信器の合波器構成法では、上記Ｌａｎｅ０ビームと上記Ｌａｎｅ２ビームを相互垂直に交差するように片方の光ビームの光軸上４５度に反射ミラーを配置し、更に上記Ｌａｎｅ０ビームとＬａｎｅ２ビームの交差位置に２つの光ビームの片方を反射し、他方を透過するダイクロイックフィルターを配置することにより第一合波を形成し、同様上記Ｌａｎｅ１とＬａｎｅ３が第二合波を形成する。更に第一合波と第二合波を相互垂直に交差するように片方の合波ビームの光軸上に４５度に反射ミラーを配置し、更に上記第一合波ビームと第２合波ビームの交差位置に片方を反射し、他方を透過する偏波合成フィルター（ＰＢＣ：ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｂｅａｍ  ｃｏｍｂｉｎｅｒ）を配置することにより最終合波になる立体合波構造を特徴とする４波長多重光送信器の合波器を実現する。
【発明を実施の形態】
【００１０】  以下に、本発明の具体的な実施形態の例を示して説明を行う。以下の実施例１は、本発明の構成、効果等を示す一つの例示であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行い得ることは言うまでもない。
【実施例１】
【００１１】  本実施例（図３）では、ＣＷＤＭと呼ばれる波長間隔の広いグリッド（Ｌａｎｅ０：１２６４．５−１２７７．５ｎｍ、Ｌａｎｅ１：１２８４．５−１２９７．５ｎｍ、Ｌａｎｅ２：１３０４．５−１３１７．５ｎｍ、Ｌａｎｅ３：１３２４．５−１３３７．５ｎｍ）に対応した４つの半導体ＬＤ円筒状モジュールを用い、使用する各フィルター▲１▼、▲２▼、▲３▼の反射特性を図１に示す。ミラー▲４▼、▲５▼、▲６▼は４５度に入射の所用波長に対し全反射する。これら４つのＬＤモジュールの中、Ｌａｎｅ０に対応する出力光とＬａｎｅ２に対応する出力光をダイクロイックフィルター▲１▼で合波し、続いてＬａｎｅ１に対応する出力光とＬａｎｅ３に対応する出力光をダイクロイックフィルター▲２▼で合波し、最後に偏波合成フィルター▲３▼でＬａｎｅ０−Ｌａｎｅ２とＬａｎｅ１−Ｌａｎｅ３を合波する例として、本発明の実施形態について説明する。【００１２】前記フィルター▲１▼にはＰ偏波入射するよう、フィルター▲２▼にはＳ偏波入射するように四つのＬＤモジュールを配置する。上記Ｌａｎｅ０ビームと上記Ｌａｎｅ２ビームを相互垂直に交差するようにＬａｎｅ２ビームの光軸上に４５度に反射ミラー▲４▼を配置し、更に上記Ｌａｎｅ０ビームとＬａｎｅ２ビームの交差位置にＬａｎｅ２を反射し、Ｌａｎｅ０を透過するダイクロイックフィルター▲１▼を配置することにより第一合波を形成し、同様上記Ｌａｎｅ１ビームと上記Ｌａｎｅ３ビームを相互垂直に交差するようにＬａｎｅ３ビームの光軸上に４５度に反射ミラー▲５▼を配置し、更に上記Ｌａｎｅ１ビームとＬａｎｅ３ビームの交差位置にＬａｎｅ３を反射し、Ｌａｎｅ１を透過するダイクロイックフィルター▲２▼を配置することにより第二合波を形成する。更に第一合波と第二合波を相互垂直に交差するように第一合波の光軸上に４５度に反射ミラー▲６▼を配置し、更に上記第一合波と第２合波の交差位置に第一合波を反射し、第二合波を透過する偏波合成フィルター▲３▼を配置することにより最終合波になる立体合波構造を特徴とする４波長多重光送信器の合波器を実現する。本実施例では、Ｌａｎｅ０とＬａｎｅ２、Ｌａｎｅ１とＬａｎｅ３、Ｌａｎｅ０＆Ｌａｎｅ２とＬａｎｅ１＆Ｌａｎｅ３の順に合波したが、合波順番を変えることも可能である。このように本発明の本質は、合波の波長順とは無関係である。また、ＬＤモジュールの偏波面の向きも、用いる誘電体多層膜フィルターの特性に適合するよう変更可能であり、本発明の本質とは無関係である。
【実施例２】
【００１３】  上記課題を解決する４波長多重光送信器の合波器構成法では、上記合波器の光ビームの入射口の空間配置が正方形配置の場合、縦横寸法が同じである。しかしながら送信器の縦横寸法を変える必要場合がしばしばあり、層１を光ビーム伝播方向と垂直の横方向に光ビーム間隔の半分に当たる距離を移動させ、層１と層２の凹凸を合わせることにより、２層構造の厚み寸法を薄い方向に調整することが出来る立体構造を特徴とする４波長多重光送信器合波器の構成法（図７）【００１４】１．半導体ＬＤモジュールの構造
本実施例で用いる半導体ＬＤモジュールの構造を図２に示す。Ｔ０−Ｃａｎと呼ばれる円筒状のＬＤ素子を使用する。【００１５】２．本発明の合波器を使用する４波長多重光送信器の組立
（１）フィルター類の接着
図５の所定位置にダイクロイックフィルター▲１▼、▲２▼と偏波合成フィルター▲３▼や反射ミラー▲４▼、▲５▼、▲６▼を接着剤で固定する。ここでは、ＵＶ硬化樹脂を用いていたが、フィルター接着に熱硬化型エポキシ樹脂を用いても良い。
（２）レンズ▲８▼と▲１０▼・アイソレータ▲７▼
次に、４個のＬＤコリメータレンズ▲１０▼を所定の位置にＵＶ固定樹脂を用いてフィルターと同様に固定する。続いて、偏波無依存光アイソレータ▲７▼と集光レンズ▲８▼を所定の位置に装着する。
（３）Ｔ０−ＣａｎＬＤモジュールとＬＣレセプタクル▲９▼を調芯しながら、それぞれＹＡＧレーザにより溶接固定する。
【発明の効果】
【００１６】  本発明によれば、安価な従来の円筒状半導体ＬＤ素子を使用でき、さらに、高価なＴＦＦブロックに頼らなく、セラミックボックスも不要で、調芯後の固定はＹＡＧレーザにより瞬間にでき、従来のレンズ調芯ＵＶ固定に比べ工程時間の大幅短縮などが長所であり、更にＰＡＭ４という超高速送信器では各Ｌａｎｅ間の迷光により光クロストークの心配もなくなり、４波長多重光送信器の製造効率が良く、簡易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】    以下に、図面に基づき、本発明の実施形態を具体的に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、以下に示す図は、実施形態の実施例を説明するものであって、図の大きさと本実施例記載の縮尺は必ずしも一致するものではない。
【図１】実施例１で用いた３枚フィルターの特性を示す図である。
【図２】本発明に係るＴ０−Ｃａｎと呼ばれる円筒形ＬＤモジュールの外観を示す図である。
【図３】４波長多重光送信器用合波器の光学系原理構造を示す図である。
【図４】従来４波長多重光送信器の構造を示す図である。
【図５】実施例１の４波長多重光送信器の完成例のＴＯＳＡ構造を示す図である。
【図６】実施例１の完成ＴＯＳＡ外観図である。
【図７】実施例２の完成ＴＯＳＡ外観図である。
【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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