(57)【要約】【課題】小型化が可能な全二重光トランシーバを提供する。【解決手段】全二重光トランシーバ１０は、波長可変光源モジュール２０と、波長可変光源モジュール２０の波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光を変調することにより送信光を生成し、該送信光を一方の光ファイバへ出力する光送信モジュール３０と、位相変調された受信光を他方の光ファイバから入力し、波長可変光源モジュール２０の上記波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光と受信光との間で積演算を行うことにより受信光から情報を抽出する光受信モジュール４０とを備える。【選択図】図１
2015079092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光送信と光受信とを個別の光ファイバを介して行う全二重光トランシーバであって、
波長可変半導体レーザ素子と、
前記波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光を変調することにより送信光を生成し、該送信光を一方の前記光ファイバへ出力する光送信機と、
位相変調された受信光を他方の前記光ファイバから入力し、前記波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光と前記受信光との間で積演算を行うことにより前記受信光から情報を抽出する光受信機と
を備える、全二重光トランシーバ。
【請求項２】
前記波長可変半導体レーザ素子は、一対のレーザ端面を含む光共振器を有し、
前記光送信機は、一方の前記レーザ端面から出射されるレーザ光を変調して前記送信光を生成し、
前記光受信機は、他方の前記レーザ端面から出射されるレーザ光と前記受信光との間で積演算を行うことにより前記受信光から情報を抽出する、請求項１に記載の全二重光トランシーバ。
【請求項３】
前記波長可変半導体レーザ素子は、一対のレーザ端面を含む光共振器を有し、
前記光送信機は、一方の前記レーザ端面から出射されるレーザ光が分岐されて生じる一方のレーザ光を変調して前記送信光を生成し、
前記光受信機は、前記一方のレーザ端面から出射されるレーザ光が分岐されて生じる他方のレーザ光と前記受信光との間で積演算を行うことにより前記受信光から情報を抽出する、請求項１に記載の全二重光トランシーバ。
【請求項４】
前記波長可変半導体レーザ素子を収容する第１のハウジングと、
前記第１のハウジングとは別に設けられ、前記光送信機を収容する第２のハウジングと、
前記第１及び第２のハウジングとは別に設けられ、前記光受信機を収容する第３のハウジングと、
前記第１ないし第３のハウジングを搭載する光トランシーバハウジングと
を更に備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の全二重光トランシーバ。
【請求項５】
前記光トランシーバハウジングが、長手方向及び短手方向を有する平面形状を成しており、
前記光トランシーバハウジングの前記短手方向の長さが４１．５ｍｍであり、前記光トランシーバハウジングの前記長手方向の長さが１０６ｍｍである、請求項４に記載の全二重光トランシーバ。
【請求項６】
前記光トランシーバハウジング内に収容され、前記第１のハウジングと前記第２のハウジングとを光結合させて前記波長可変半導体レーザ素子からのレーザ光を伝搬する第１の内部光ファイバと、
前記光トランシーバハウジング内に収容され、前記第１のハウジングと前記第３のハウジングとを光結合させて前記波長可変半導体レーザ素子からのレーザ光を伝搬する第２の内部光ファイバと
を更に備え、
前記第１及び第２の内部光ファイバは、少なくとも一重のループをそれぞれ有する、請求項４又は５に記載の全二重光トランシーバ。
【請求項７】
前記第１の内部光ファイバが、第１の方向に沿って前記第１のハウジングから引き出されており、
前記第２の内部光ファイバが、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って前記第１のハウジングから引き出されており、
前記光トランシーバハウジングが、長手方向及び短手方向を有する平面形状を成しており、
前記第１及び第２の方向のうち一方が、前記光トランシーバハウジングの前記長手方向に沿う、請求項６に記載の全二重光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全二重光トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直交振幅変調（Quadrature Amplitude Modulation：ＱＡＭ）方式により光を変調する光変調器に関する発明が開示されている。特許文献２には、偏波多重を用いた伝送のための光送信機及び光受信機に関する発明が開示されている。特許文献３には、光信号を送信する送信装置と、この送信装置によって送信された光信号をデジタルコヒーレント受信する受信装置とを含む通信システムの制御回路に関する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２４４６８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１１００２４号公報
【特許文献３】特開２０１２−１２９６５６号公報
【特許文献４】特開２０１３−０９０２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、光通信ネットワークの通信データ量が飛躍的に増大しており、大容量のデータ処理が可能な光トランシーバへの期待が高まっている。光トランシーバの大容量化の方式の一つとして、ディジタルコヒーレント技術がある。
【０００５】
しかしながら、ディジタルコヒーレント技術を全二重光トランシーバに適用する場合、次のような問題が生じる。すなわち、ディジタルコヒーレント技術においては、送信機内部で送信光を生成するためのレーザ光源に加えて、受信機内部で局部発振器（ローカル光源）として使用されるレーザ光源が必要となる。このため、全二重光トランシーバ全体の小型化が妨げられ、例えばＣＦＰ２といった標準規格に全二重光トランシーバの寸法を合致させることが困難となる場合がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型化が可能な全二重光トランシーバ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】
【０００７】
本発明による全二重光トランシーバは、光送信と光受信とを個別の光ファイバを介して行う全二重光トランシーバであって、波長可変半導体レーザ素子と、波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光を変調することにより送信光を生成し、該送信光を一方の光ファイバへ出力する光送信機と、位相変調された受信光を他方の光ファイバから入力し、波長可変半導体レーザ素子から提供されるレーザ光と受信光との間で積演算を行うことにより受信光から情報を抽出する光受信機とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による全二重光トランシーバによれば、小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る全二重光トランシーバの外観図である。
【図２】図２は、送信光及び受信光をそれぞれ伝搬する内部光ファイバが一重のループを有する場合を示す斜視図である。
【図３】図３は、内部光ファイバを省略して示す全二重光トランシーバの分解斜視図である。
【図４】図４は、ベース部材及び底板の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、光トランシーバハウジングの内部構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５に示されたVI−VI線に沿った断面図であって、光トランシーバハウジングの短手方向（Ｙ軸方向）に沿った断面を示している。
【図７】図７は、図５に示された内部構成の側面図であって、Ｙ軸方向から見た様子を示している。
【図８】図８は、波長可変光源モジュールの詳細な内部構成を示す図である。
【図９】図９は、波長可変光源モジュールの第１のハウジング内における、光部品搭載構造を示す側断面図である。
【図１０】図１０は、波長可変半導体レーザ素子の内部構造を模式的に表す図である。
【図１１】図１１は、光送信モジュールの内部の様子を示す図である。
【図１２】図１２は、変調器チップの内部構成を拡大して示す平面図である。
【図１３】図１３は、配線基板の形態の一例を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、光受信モジュールの内部構成を示す図である。
【図１５】図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、ＭＭＩ素子に内蔵されるＭＭＩの具体的構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、ＭＭＩ素子の内部構成の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、光受信モジュールの外観図である。
【図１８】図１８は、第２実施形態による全二重光トランシーバの内部構成を示す図である。
【図１９】図１９は、第３の実施形態に係る波長可変光源モジュールの構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明による全二重光トランシーバの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る全二重光トランシーバ１０の外観図である。なお、図１には、説明の便宜のためＸＹＺ直交座標系が設定されている。図１に示されるように、全二重光トランシーバ１０は、光トランシーバハウジング１１と、波長可変光源モジュール２０と、光送信モジュール３０と、光受信モジュール４０と、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂと、内部光ファイバ５２ａ，５２ｂとを備える。
【００１２】
光トランシーバハウジング１１は、長手方向及び短手方向を有する平面形状を成している。本実施形態では、長手方向はＸ軸方向に沿っており、短手方向はＹ軸方向に沿っている。光トランシーバハウジング１１は、短手方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる一対の側面１１ａ及び１１ｂと、長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びる一対の側面１１ｃ及び１１ｄとを有する。側面１１ａは側面１１ｂに対してＸ軸正方向に並んで配置されており、側面１１ｃは側面１１ｄに対してＹ軸正方向に並んで配置されている。
【００１３】
また、光トランシーバハウジング１１は、側面１１ａを構成しておりＸ軸方向に沿って延びる前壁部１２ａと、側面１１ｂを構成しておりＸ軸方向に沿って延びる電気プラグ１２ｂと、側面１１ｃを構成しておりＹ軸方向に沿って延びる側壁部１２ｃと、側面１１ｄを構成しておりＹ軸方向に沿って延びる側壁部１２ｄとを有する。前壁部１２ａには、送信用の光レセプタクル５０ａと、受信用の光レセプタクル５０ｂとが配置されている。光レセプタクル５０ａ，５０ｂは、例えばＬＣ型のレセプタクルである。全二重光トランシーバ１０は、光レセプタクル５０ａに接続される光ファイバを介して光送信を行い、光レセプタクル５０ｂに接続される別の光ファイバを介して光受信を行う。
【００１４】
光トランシーバハウジング１１は、例えばＣＦＰ２に準拠する略直方体状の外形を有する。すなわち、光トランシーバハウジング１１の長手方向の長さは例えば１０６ｍｍであり、短手方向の長さは例えば４１．５ｍｍであり、これらと交差する方向の長さは例えば１２．４ｍｍである。但し、光レセプタクル５０ａ，５０ｂ及び電気プラグ１２ｂがこの寸法内に収容されるので、光トランシーバハウジング１１の長手方向における波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０を収容可能な領域の長さは、例えば７５ｍｍである。このような狭い光トランシーバハウジング１１の内部に、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０、及び光受信モジュール４０が収容されている。
【００１５】
波長可変光源モジュール２０は、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０にレーザ光を提供する。波長可変光源モジュール２０は、光トランシーバハウジング１１の内部において前壁部１２ａ寄り且つ側壁部１２ｄ寄りの領域に配置されている。波長可変光源モジュール２０は、波長可変半導体レーザ素子と、波長可変半導体レーザ素子を収容する第１のハウジング２４とを有する。第１のハウジング２４は、光トランシーバハウジング１１に搭載され、略直方体状の外形を有しており、Ｘ軸方向に沿った長手方向と、Ｙ軸方向に沿った短手方向とを有する。第１のハウジング２４は、Ｙ軸方向に延びる一対の側面２４ａ及び２４ｂと、Ｘ軸方向に延びる一対の側面２４ｃ及び２４ｄとを有する。側面２４ａは前壁部１２ａと対向しており、側面２４ｄは側壁部１２ｄと対向している。一例では、側面２４ｄにＤＣ／低周波信号用端子群２４ｅが設けられる。この端子群２４ｅは、図示しない回路基板を介して、電気プラグ１２ｂと電気的に接続されている。
【００１６】
光送信モジュール３０は、光送信機を内蔵するモジュールである。光送信機は、波長可変光源モジュール２０から提供されるレーザ光を変調することにより送信光を生成する。光送信モジュール３０は、光トランシーバハウジング１１の内部において側壁部１２ｃ寄り且つ電気プラグ１２ｂ寄りの領域に配置されている。光送信モジュール３０は、上記の光送信機と、この光送信機を収容する為に第１のハウジング２４とは別に設けられた第２のハウジング３４とを有する。第２のハウジング３４は、光トランシーバハウジング１１に搭載され、略直方体状の外形を有しており、Ｘ軸方向に沿った長手方向と、Ｙ軸方向に沿った短手方向とを有する。第２のハウジング３４は、Ｙ軸方向に延びる一対の側面３４ａ及び３４ｂと、Ｘ軸方向に延びる一対の側面３４ｃ及び３４ｄとを有する。側面３４ｃは側壁部１２ｃと対向しており、側面３４ｂは電気プラグ１２ｂと対向している。一例では、第２のハウジング３４はバタフライパッケージといった形状を有しており、側面３４ｂにＲＦ信号用端子が設けられ、側面３４ｃ及び３４ｄにＤＣ／低周波信号用端子が設けられる。これらの端子は、図示しない回路基板若しくはフレキシブル配線基板を介して、電気プラグ１２ｂと電気的に接続されている。第２のハウジング３４のＸ軸方向及びＹ軸方向の長さは、ＲＦ信号用端子及びＤＣ／低周波信号用端子を除き、例えばそれぞれ３７ｍｍ及び１６．５ｍｍである。
【００１７】
光受信モジュール４０は、光受信機を内蔵するモジュールである。光受信機は、位相変調された受信光を入力し、波長可変光源モジュール２０から提供されるレーザ光と受信光との間で積演算を行うことにより受信光から情報を抽出する。光受信モジュール４０は、光トランシーバハウジング１１の内部において側壁部１２ｄ寄り且つ電気プラグ１２ｂ寄りの領域に配置されており、光送信モジュール３０に対してＹ軸負方向に並んでいる。光受信モジュール４０は、上記の光受信機と、この光受信機を収容する為に第１及び第２のハウジング２４，３４とは別に設けられた第３のハウジング４５とを有する。第３のハウジング４５は、光トランシーバハウジング１１に搭載され、略直方体状の外形を有しており、Ｘ軸方向に沿った長手方向と、Ｙ軸方向に沿った短手方向とを有する。第３のハウジング４５は、Ｙ軸方向に延びる一対の側面４５ａ及び４５ｂと、Ｘ軸方向に延びる一対の側面４５ｃ及び４５ｄとを有する。側面４５ｄは側壁部１２ｄと対向しており、側面４５ｂは電気プラグ１２ｂと対向している。一例では、第３のハウジング４５はバタフライパッケージといった形状を有しており、側面４５ｂにＲＦ信号用端子が設けられ、側面４５ｃ及び４５ｄにＤＣ／低周波信号用端子が設けられる。これらの端子は、図示しない回路基板若しくはフレキシブル配線基板を介して、電気プラグ１２ｂと電気的に接続されている。
【００１８】
内部光ファイバ５１ａは、本実施形態における第１の内部光ファイバであり、光トランシーバハウジング１１内に収容され、波長可変光源モジュール２０から出力されるレーザ光を光送信モジュール３０へ伝搬する。内部光ファイバ５１ａの一端は、第１のハウジング２４の側面２４ｃに設けられた光出力ポート２５ａに結合されており、内部光ファイバ５１ａの他端は、第２のハウジング３４の側面３４ａに設けられた光入力ポート３１ａに結合されている。また、内部光ファイバ５１ｂは、本実施形態における第２の内部光ファイバであり、光トランシーバハウジング１１内に収容され、波長可変光源モジュール２０から出力されるレーザ光を光受信モジュール４０へ伝搬する。内部光ファイバ５１ｂの一端は、波長可変光源モジュール２０の側面２４ｂに設けられた光出力ポート２６ａに結合されており、内部光ファイバ５１ｂの他端は、光受信モジュール４０の側面４５ａに設けられた光入力ポート４２に結合されている。内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂは、レーザ光の偏波状態を保つ為に、偏波保持光ファイバであるとよい。
【００１９】
本実施形態では、光出力ポート２５ａの光軸方向が光トランシーバハウジング１１の短手方向（Ｙ軸方向）に沿っており、光出力ポート２６ａの光軸方向が光トランシーバハウジング１１の長手方向（Ｘ軸方向）に沿っている。すなわち、内部光ファイバ５１ａは、Ｙ軸方向（本実施形態における第１の方向）に沿って第１のハウジング２４から引き出されており、内部光ファイバ５１ｂは、Ｘ軸方向（本実施形態における第２の方向）に沿って第１のハウジング２４から引き出されている。このように本実施形態では、内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂのうち一方の引き出し方向が、光トランシーバハウジング１１の長手方向に沿っている。
【００２０】
また、本実施形態では、内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂが、少なくとも一重のループをそれぞれ有する。具体的には、第１のハウジング２４の光出力ポート２６ａから引き出された内部光ファイバ５１ｂは、そのまま側壁部１２ｄに沿って光トランシーバハウジング１１の後端まで展開され、該後端部において大きく１８０°転回して半円を描いたのち、側壁部１２ｃに沿って光トランシーバハウジング１１の前端まで展開される。その後、内部光ファイバ５１ｂは、該前端部において第３のハウジング４５の光入力ポート４２の位置に整合するまで大きく１８０°転回して半円を描き、光入力ポート４２に対して光軸をほぼ揃えて接続される。他方、第１のハウジング２４の光出力ポート２５ａから引き出された内部光ファイバ５１ａは、まず光トランシーバハウジング１１の側壁部１２ｃまで引き延ばされたのち９０°転回し、側壁部１２ｃに沿って光トランシーバハウジング１１の後端まで展開され、該後端部において内部光ファイバ５１ａとは逆向きに大きく１８０°転回して半円を描いたのち、側壁部１２ｄに沿って光トランシーバハウジング１１の前端まで展開される。その後、内部光ファイバ５１ａは、該前端部において第２のハウジング３４の光入力ポート３１ａの位置に整合するまで内部光ファイバ５１ａとは逆向きに大きく１８０°転回して半円を描き、光入力ポート３１ａに対して光軸をほぼ揃えて接続される。
【００２１】
一実施例では、内部光ファイバ５１ａは、Ｙ軸方向においては側壁部１２ｃ及び側壁部１２ｄに接するかほぼ接する程度に大きな一重ループを形成し、Ｘ軸方向においても、第２及び第３のハウジング３４，４５の中間部に達する程度に大きな一重ループを形成するように布線される。内部光ファイバ５１ｂもまた、Ｙ軸方向においては側壁部１２ｃ及び側壁部１２ｄに接するかほぼ接する程度に大きな一重ループを形成し、Ｘ軸方向においても、第２及び第３のハウジング３４，４５を越える程度に大きな一重ループを形成するように布線される。
【００２２】
なお、一例では、光入力ポート３１ａ及び光入力ポート４２には光コネクタが付属し、内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂが挿抜可能となっている。これにより、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０の光トランシーバハウジング１１内への搭載、及び内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂの引き回しを容易にできる。
【００２３】
また、図１に示された例では、光送信モジュール３０の光入力ポート３１ａの光軸に対し、内部光ファイバ５１ａが或る程度の角度をもって接続されているが、内部光ファイバ５１ａが波長可変光源モジュール２０よりも前方（Ｘ軸正方向）にまで延伸された後に光送信モジュール３０に向かうように布線されることで、光入力ポート３１ａの光軸に対して直線的に内部光ファイバ５１ａを接続することが可能である。
【００２４】
内部光ファイバ５２ａは、光トランシーバハウジング１１内に収容され、光送信モジュール３０から出力される送信光を光レセプタクル５０ａへ伝搬する。内部光ファイバ５２ａの一端は、第２のハウジング３４の側面３４ａに設けられた光出力ポート３１ｂに結合されており、内部光ファイバ５２ａの他端は光レセプタクル５０ａに結合されている。また、内部光ファイバ５２ｂは、光トランシーバハウジング１１内に収容され、光レセプタクル５０ｂから入力される受信光を光受信モジュール４０へ伝搬する。内部光ファイバ５２ｂの一端は光レセプタクル５０ｂに結合されており、内部光ファイバ５２ｂの他端は、第３のハウジング４５の側面４５ａに設けられた光入力ポート４１に結合されている。なお、光出力ポート３１ｂ及び光入力ポート４１、並びに光レセプタクル５０ａ，５０ｂにおいて内部光ファイバ５２ａ，５２ｂと接続される光ポートは、スリーブで永久結合される形態を有する。
【００２５】
図１に示される内部光ファイバ５２ａ，５２ｂはほぼ最短距離を布線されているが、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂと同様に、少なくとも一重のループを有してもよい。図２は、内部光ファイバ５２ａ，５２ｂが一重のループを有する場合を示す斜視図である。図２に示されるように、光レセプタクル５０ａから引き出された内部光ファイバ５２ａは、そのまま側壁部１２ｃ（図１を参照）に沿って光トランシーバハウジング１１の後端まで展開され、該後端部において大きく１８０°転回して半円を描いたのち、側壁部１２ｄ（図１を参照）に沿って光トランシーバハウジング１１の前端まで展開される。その後、内部光ファイバ５２ａは、該前端部において第２のハウジング３４の光出力ポート３１ｂの位置に整合するまで大きく１８０°転回して半円を描き、光出力ポート３１ｂに達している。他方、光レセプタクル５０ｂから引き出された内部光ファイバ５２ｂは、内部光ファイバ５２ａと同様に、そのまま側壁部１２ｃ（図１を参照）に沿って光トランシーバハウジング１１の後端まで展開され、該後端部において大きく１８０°転回して半円を描いたのち、側壁部１２ｄ（図１を参照）に沿って光トランシーバハウジング１１の前端まで展開される。その後、内部光ファイバ５２ｂは、該前端部において第３のハウジング４５の光入力ポート４１の位置に整合するまで２７０°転回し、光入力ポート４１の光軸方向に沿うためＳ字状に屈曲されたのちに、光入力ポート４１に達している。
【００２６】
なお、上記の形態において、内部光ファイバの曲率が最も小さくなる箇所は、内部光ファイバ５２ｂの２７０°回転部分及びそれに続くＳ字状屈曲部分である。上記の形態によれば、このような箇所においても、偏波保持光ファイバの曲率限界値（例えば１５ｍｍ）に対して十分に余裕のある引き回しが可能である。
【００２７】
ここで、光トランシーバハウジング１１の内部構造の一例について、より詳細に説明する。図３は、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ及び５２ｂを省略して示す全二重光トランシーバ１０の分解斜視図である。図３に示されるように、光トランシーバハウジング１１は、ベース部材７１と、底板７２と、底カバー７３と、回路基板７４と、上カバー７５とを有する。ベース部材７１は、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０、及び光受信モジュール４０を搭載する。底板７２は、ベース部材７１の底面を構成する部材としてベース部材７１に組み付けられる。底板７２は金属製であり、波長可変光源モジュール２０に対応する開口７２ａと、光送信モジュール３０に対応する開口７２ｂと、光受信モジュール４０に対応する開口７２ｃとを有する。底カバー７３は、光トランシーバハウジング１１の長手方向に延びる板状の部材であり、底板７２のこれらの開口７２ａ〜７２ｃを塞ぐように、底板７２の底面側に取り付けられる。波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０、及び光受信モジュール４０は、開口７２ａ〜７２ｃをそれぞれ貫通して底カバー７３に密着している。これにより、各モジュール２０，３０及び４０において発生する熱を効率的に放熱することができる。
【００２８】
また、この光トランシーバハウジング１１では、波長可変光源モジュール２０及び光送信モジュール３０の接地電位（ＧＮＤ）に重畳される雑音を低減するために、第３のハウジング４５の接地電位（ＧＮＤ）と第１及び第２のハウジング２４，３４の接地電位との干渉を抑える構造が設けられることが望ましい。一例として、第３のハウジング４５は、光受信モジュール用ホルダ（不図示）によってベース部材７１から電気的に浮いた状態で支持される。また、第３のハウジング４５は、良熱伝導性であり且つ非導電性の放熱シートを介して、底カバー７３と接触する。
【００２９】
回路基板７４は、電子回路を搭載しており、波長可変光源モジュール２０上から光送信モジュール３０上及び光受信モジュール４０上にわたって延びている。回路基板７４は、波長可変光源モジュール２０のＤＣ／低周波信号用端子群２４ｅ（図１を参照）、光送信モジュール３０のＲＦ信号用端子及びＤＣ／低周波信号用端子、光受信モジュール４０のＲＦ信号用端子及びＤＣ／低周波信号用端子と電気的に接続される複数の電気配線を有する。また、回路基板７４は、中継基板７６を介して電気プラグ１２ｂと電気的に接続されている。上カバー７５は、回路基板７４上に配置された板状の金属製の部材であり、回路基板７４、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０、及び光受信モジュール４０を覆う。
【００３０】
図４は、ベース部材７１及び底板７２の構成を示す斜視図である。ベース部材７１は、金属製であり、例えば金属ダイキャストによって作製され得る。ベース部材７１は、長手方向（Ｘ軸方向）の一端に光レセプタクル搭載部７１ａを有し、他端にプラグ格納部７１ｂを有する。そして、一端から他端にわたって、短手方向（Ｙ軸方向）の略中央部分に肉厚の梁７１ｃが設けられている。光レセプタクル搭載部７１ａには、光レセプタクル５０ａ，５０ｂ（図１を参照）が搭載される。プラグ格納部７１ｂには、電気プラグ１２ｂ（図１を参照）が格納される。また、ベース部材７１は、底板７２の開口７２ａ〜７２ｃに対応する３つの開口７１ｄ〜７１ｆを有する。但し、開口７１ｄ〜７１ｆの開口寸法は、開口７２ａ〜７２ｃの開口寸法よりも大きい。従って、開口７１ｄ〜７１ｆそれぞれの内側に開口７２ａ〜７２ｃそれぞれが露出することとなる。一例では、ベース部材７１は上述した梁７１ｃに加えて短手方向（Ｙ軸方向）に延びる桁（timber）７１ｇを有しており、梁７１ｃ及び桁７１ｇ以外の部分が開口７１ｄ〜７１ｆとなっている。なお、梁７１ｃは、桁７１ｇよりも厚いことが好ましい。このように肉厚の梁７１ｃがベース部材７１の中央に延在することにより、ベース部材７１の強度を高めることができる。
【００３１】
図５は、光トランシーバハウジング１１の内部構成を示す斜視図である。図６は、図５に示されたVI−VI線に沿った断面図であって、光トランシーバハウジング１１の短手方向（Ｙ軸方向）に沿った断面を示している。図７は、図５に示された内部構成の一部を示す側面図であって、Ｙ軸方向から見た様子を示している。なお、理解を容易にするため、図５では回路基板７４の図示が省略されている。
【００３２】
図５〜図７に示されるように、光送信モジュール３０の側面３４ｃ，３４ｄそれぞれに設けられたＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ，３４ｆそれぞれは、フレキシブル配線基板７７ａ，７７ｂそれぞれを介して回路基板７４と電気的に接続されている。また、光受信モジュール４０の側面４５ｃ，４５ｄそれぞれに設けられたＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ，４５ｆそれぞれは、フレキシブル配線基板７７ｃ，７７ｄそれぞれを介して回路基板７４と電気的に接続されている。また、波長可変光源モジュール２０の側面２４ｄに設けられたＤＣ／低周波信号用端子群２４ｅ（図１を参照）は、フレキシブル配線基板７７ｈを介して回路基板７４と電気的に接続されている。回路基板７４は、フレキシブル配線基板７７ｇ及び中継基板７６を介して電気プラグ１２ｂに接続されている。
【００３３】
これに対し、図７に示されるように、光送信モジュール３０の側面３４ｂに設けられたＲＦ信号用端子は、フレキシブル配線基板７７ｅを介して中継基板７６に接続されており、間に回路基板７４を介していない。同様に、光受信モジュール４０の側面４５ｂに設けられたＲＦ信号用端子もまた、フレキシブル配線基板７７ｆを介して中継基板７６に接続されており、間に回路基板７４を介していない。このように、本実施形態では、高周波信号の入出力を行うＲＦ信号用端子が、回路基板７４を介さずに中継基板７６に直接接続されている。
【００３４】
コヒーレント光トランシーバでは、高周波信号の周波数（すなわちモジュールの動作速度）が１０ＧＨｚ（Ｂｐｓ）を超えることが常態であるので、高周波信号は伝送途中で容易に劣化する。そこで、本実施形態では、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０の双方において、これらの後部側（すなわち電気プラグ１２ｂと対向する側）の側面３４ｂ，４５ｂのみから高周波信号端子を引き出し、高周波信号を直接（回路基板７４を介さずに）中継基板７６に伝え、更に中継基板７６から電気プラグ１２ｂに伝えている。これにより、高周波信号を安定的に伝送することができる。なお、本実施形態ではＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ，３４ｆ及び４５ｅ，４５ｆが回路基板７４を介して電気プラグ１２ｂに接続されているが、ＤＣ／低周波信号を伝送する配線長が多少長くなったとしても信号品質に与える影響は微小である。
【００３５】
また、本実施形態では、波長可変光源モジュール２０の第１のハウジング２４、光送信モジュール３０の第２のハウジング３４、及び光受信モジュール４０の第３のハウジング４５が、放熱のため、底カバー７３と接している。従って、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０と底カバー７３との間には、内部光ファイバを布線する余裕がない。そのため、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０と上カバー７５との間の領域に内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂが布線される。しかしながら、この領域には回路基板７４とフレキシブル配線基板７７ａ〜７７ｄとが配置されているので、これらの部材と内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂとが互いに干渉しないことが望ましい。
【００３６】
そこで、本実施形態では、フレキシブル配線基板７７ａ〜７７ｄが次のように配置されることにより、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂとの干渉が回避されている。すなわち、図６に示されるように、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０の側壁部１２ｃ，１２ｄ寄りの側面３４ｃ，４５ｄの端子にそれぞれ接続されるフレキシブル配線基板７７ａ，７７ｄは、ほぼそのまま上方（Ｚ軸正方向）へ引き出され、回路基板７４の縁においてほぼ直角に曲げられた後、回路基板７４上のパッドに導電接続（ソルダリング）されている。これに対し、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０の光トランシーバ中央寄りに位置する側面３４ｄ，４５ｃの端子にそれぞれ接続されるフレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃは、ほぼそのまま上方（Ｚ軸正方向）へ引き出されたのち、ハウジング３４，４５の角においてほぼ直角に曲げられ、ハウジング３４，４５の上面に沿って側壁部１２ｃ，１２ｄ付近まで延設されている。そして、フレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃは、側壁部１２ｃ，１２ｄ付近でほぼ直角に折り曲げられたのち、回路基板７４上のパッドに導電接続（ソルダリング）されている。
【００３７】
また、図５に示されるように、側壁部１２ｃ，１２ｄ付近においてフレキシブル配線基板７７ａ，７７ｄとフレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃとが互いに干渉しないよう、フレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｄは回路基板７４の後方（Ｘ軸負方向、電気プラグ１２ｂ寄りの位置）のパッドに接続され、フレキシブル配線基板７７ａ，７７ｃは回路基板７４の前方（Ｘ軸正方向、前壁部１２ａ寄りの位置）のパッドに接続されている。なお、このような接続方式は、フレキシブル配線基板７７ａ，７７ｄとフレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃとが互いに干渉しない限り、種々の変更が可能である。例えば、フレキシブル配線基板７７ａ，７７ｄが回路基板７４の前方（または後方）のパッドに接続され、フレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃが回路基板７４の後方（または前方）のパッドに接続されてもよい。
【００３８】
本実施形態の全二重光トランシーバ１０が上記のような構成を備えることにより、回路基板７４と光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０との間に十分な隙間が生まれる。従って、この隙間において内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂに少なくとも一重のループを形成させることが容易となる。なお、この隙間のＺ軸方向における間隔は、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂの外径の２倍以上であることが好ましい。隙間内において２本の内部光ファイバが交差した場合であっても、回路基板７４を搭載した際における該内部光ファイバへのストレスが低減されるからである。
【００３９】
なお、上記の構成ではフレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃが光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０の上面に沿って配置される形態を例示したが、フレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃは、回路基板７４に沿って配置されてもよい。この場合、フレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃが上記隙間の中央部分を塞ぐこととなるが、例えば光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０と電気プラグ１２ｂとの間の空間を利用して、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂを引き回すとよい。このような形態によれば、引き回された後の内部光ファイバ５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂをフレキシブル配線基板７７ｂ，７７ｃによって押さえることができるので、内部光ファイバの余長処理の観点ではむしろ効果的である。
【００４０】
続いて、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０、及び光受信モジュール４０の詳細な構成について、順に説明する。
【００４１】
（波長可変光源モジュール）
図８は、波長可変光源モジュール２０の詳細な内部構成を示す図である。波長可変光源モジュール２０は、波長可変半導体レーザ素子２１を有する。波長可変半導体レーザ素子２１は、一対のレーザ端面２１Ａ及び２１Ｂを含む光共振器を有する。また、波長可変光源モジュール２０は、レーザ端面２１Ａと光学的に結合される波長ロッカー系２２ａと、レーザ端面２１Ｂと光学的に結合されるビームスプリッタ（以下、ＢＳという）光学系２３ａとを有する。波長可変半導体レーザ素子２１、波長ロッカー系２２ａ及びＢＳ光学系２３ａは、第１のハウジング２４の内部に収容されている。
【００４２】
波長ロッカー系２２ａは、ＢＳ２２１ａ、エタロン２２２ａ、フォトディテクタ（以下、ＰＤという）２２３ａ、ＢＳ２２４ａ及びＰＤ２２５ａを有する。波長可変半導体レーザ素子２１の一方のレーザ端面２１Ａから出射するレーザ光（背面光）Ｌ１は、レンズ２１０により平行化され、その後、ＢＳ２２１ａにより二分岐されてレーザ光Ｌ２及びＬ４となる。ＢＳ２２１ａにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ４は、エタロン２２２ａを通過後、ＰＤ２２３ａで検知される。エタロン２２２ａは、波長フィルター機能を有する。また、ＢＳ２２１ａを直進したレーザ光Ｌ２は、ＢＳ２２４ａにより再び二分岐されてレーザ光Ｌ３及びＬ５となる。ＢＳ２２４ａにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ３は、光出力ポート２５ａを通過し、内部光ファイバ５１ａに入射する。ＢＳ２２４ａを直進したレーザ光Ｌ５は、ＰＤ２２５ａで検知される。
【００４３】
ここで、レーザ光Ｌ４及びＬ５をそれぞれ受光するＰＤ２２３ａ及び２２５ａの各出力電流値Ｉ１ａ，Ｉ２ａの比Ｉ１ａ／Ｉ２ａ（以下、第１のＰＤ強度比という）を計算すると、波長可変半導体レーザ素子２１から出射されたレーザ光Ｌ１の波長が特定される。その特定結果に基づき、熱電クーラー（Thermo Electric Cooler；ＴＥＣ）制御による波長可変半導体レーザ素子２１のチップ温度の調整、或いは、後述する波長可変半導体レーザ素子２１のヒータへの印加電圧や変調領域への注入電流の制御が行われることにより、波長可変半導体レーザ素子２１が目標波長において発振する。
【００４４】
光出力ポート２５ａは、集光レンズ２５１ａ及びアイソレータ２５２ａを含む光カプリング部２５０ａを有する。アイソレータ２５２ａは、波長可変光源モジュール２０の外側で生じた反射光が、波長可変半導体レーザ素子２１に戻って雑音光源となることを防ぐ。集光レンズ２５１ａは、レーザ光Ｌ３を集光して内部光ファイバ５１ａの端面にレーザ光Ｌ３を効率良く入射させる。
【００４５】
ＢＳ光学系２３ａは、ＢＳ２３１ａ及びＰＤ２３２ａを有する。波長可変半導体レーザ素子２１の他方のレーザ端面２１Ｂから出射するレーザ光（前面光）Ｌ６は、レンズ２１１により平行化された後、ＢＳ２３１ａにより二分されてレーザ光Ｌ７及びＬ８となる。ＢＳ２３１ａを直進したレーザ光Ｌ７は、光出力ポート２６ａを通過し、内部光ファイバ５１ｂに入射する。ＢＳ２３１ａにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ８は、ＰＤ２３２ａで検知される。ＰＤ２３２ａから出力される電流は、レーザ光Ｌ６の光強度を示す信号となる。
【００４６】
光出力ポート２６ａは、集光レンズ２６１ａ及びアイソレータ２６２ａを含む光カプリング部２６０ａを有する。アイソレータ２６２ａは、波長可変光源モジュール２０の外側で生じた反射光が、波長可変半導体レーザ素子２１に戻って雑音光源となることを防ぐ。集光レンズ２６１ａは、レーザ光Ｌ７を集光して内部光ファイバ５１ｂの端面にレーザ光Ｌ７を効率良く入射させる。
【００４７】
図９は、波長可変光源モジュール２０の第１のハウジング２４内における、光部品搭載構造を示す側断面図である。図９に示されるように、波長可変光源モジュール２０は、ＴＥＣ２８と、ＴＥＣ２８の上基板２８ａ上に設けられたサブ基板２９とを有する。サブ基板２９上には、波長可変半導体レーザ素子２１、波長ロッカー系２２ａ及びＢＳ光学系２３ａといった光部品が搭載されている。サブ基板２９の面積はＴＥＣ２８の上基板２８ａの面積よりも広くなっており、厚さ方向から見て上基板２８ａと重なるサブ基板２９上の領域には、波長可変半導体レーザ素子２１が配置されている。そして、他の光学部品（例えば波長ロッカー系２２ａ及びＢＳ光学系２３ａ）は、該領域の外に配置されている。従って、ＴＥＣ２８により温度制御される部品は、主として波長可変半導体レーザ素子２１となる。波長ロッカー系２２ａやＢＳ光学系２３ａは、温度変化に対する特性変化が波長可変半導体レーザ素子２１よりも格段に鈍いので、ＴＥＣ２８による精密な温度制御を行わなくても、十分な特性を発揮できる。また、ＴＥＣ２８の上基板２８ａの面積が小さくなると、ＴＥＣ２８を構成するペルチェ素子の数を少なくすることができ、ＴＥＣ２８の構成を簡易にすることができる。
【００４８】
図１０は、波長可変半導体レーザ素子２１の内部構造を模式的に表す図である。波長可変半導体レーザ素子２１は、三つの領域、すなわちＣＳＧ−ＤＢＲ（Chirped Sampled Grating-Distributed Bragg Reflector）領域２１２ａ、ＳＧ−ＤＦＢ（SampledGrating - Distributed Feedback）領域２１３ａ、及び半導体光増幅（Semiconductor Optical Amplifier；ＳＯＡ）領域２１４ａが、順に連結した構造を有する。レーザ端面２１Ａ側にはＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａが配置され、レーザ端面２１Ｂ側にはＳＯＡ領域２１４ａが配置されている。なお、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａとレーザ端面２１Ａとの間に吸収領域（Back Absorber）が設けられてもよい。
【００４９】
ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａは、所定の波長間隔をあけて並ぶ複数のピーク波形を含む反射スペクトルを示す。また、ＳＧ−ＤＦＢ領域２１３ａは、所定の波長間隔をあけて並ぶ複数のピーク波形を含む利得スペクトルを示す。ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａが示す反射ピークと、ＳＧ−ＤＦＢ領域２１３ａが示す利得ピークとが互いに一致することにより、その一致点に対応する波長においてレーザ光が発振する。
【００５０】
反射スペクトル及び利得スペクトルの各ピーク波長は、回折格子及び導波路を構成する半導体材料の屈折率に依存する。そこで、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａでは、複数のマイクロヒータ２１２ｂが集積化され、これらのマイクロヒータ２１２ｂに電力が印加される。これにより、マイクロヒータ２１２ｂ直下の半導体媒質の温度が変化し、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａにおける反射ピーク波長が変更される。一方、ＳＧ−ＤＦＢ領域２１３ａでは、利得領域２１３ｂと変調領域２１３ｃとが光軸に沿って交互に配置され、これらの領域２１３ｂ，２１３ｃそれぞれの上に、キャリアを注入するための電極２１３ｄ，２１３ｅそれぞれが設けられる。利得領域２１３ｂでは、フォトンを生成するためにキャリア注入が行われるが、変調領域２１３ｃでは、半導体材料の屈折率を変調させて利得ピーク波長の間隔や波長を変更するためにキャリア注入が行われる。このような利得ピーク波長の変更により、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａにおける反射ピーク波長の一つと、ＳＧ−ＤＦＢ領域２１３ａにおける利得ピーク波長の一つとが互いに一致する波長（すなわち発振波長）が、或る一定の幅を有する波長域において出現する。従って、波長可変半導体レーザ素子２１では、発振波長が連続的に可変となる。
【００５１】
なお、ＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａでは、互いに独立した複数のマイクロヒータ２１２ｂが光軸方向に並んで設けられている。これにより、光軸方向におけるＣＳＧ−ＤＢＲ領域２１２ａの温度分布を調整し、発振波長が変更され得る波長範囲を拡大することができる。例えば、ＤＷＤＭ（Dense Wavelength Division Multiplexing）において５０ＧＨｚ間隔のグリッド波長が規定されている場合、発振波長は、主に１．５５μｍ帯に相当する１９２ＴＨｚ〜１９７ＴＨｚであり、１００グリッドとなる。この波長範囲の全てを一つの波長可変半導体レーザ素子２１が賄うための工夫の一つとして、複数のマイクロヒータ２１２ｂが設けられる。
【００５２】
また、図８に示されたように、本実施形態の波長可変光源モジュール２０では、レーザ端面２１Ａから出射するレーザ光Ｌ１が、光出力ポート２５ａと波長ロッカー系２２ａとの双方に提供される。このような場合、ＰＤ２２３ａからの出力電流値Ｉ１ａ及びＰＤ２２５ａからの出力電流値Ｉ２ａに基づいて、ＢＳ２２１ａ及び２２４ａでのレーザ光Ｌ１及びＬ２の分岐割合が調整されるとよい。これにより、光出力ポート２５ａに十分な光強度を有するレーザ光Ｌ３を提供でき、また、ＰＤ２２３ａ及びＰＤ２２５ａに対して、十分な光強度を有するレーザ光Ｌ４及びＬ５を提供できる。従って、第１のＰＤ強度比の値の信頼性を高め、現在の発振波長の特性精度を向上させることができる。
【００５３】
（光送信モジュール）
図１１は、光送信モジュール３０の内部の様子を示す図である。なお、図１１では、図１と同じＸＹＺ直交座標系が設定されている。光送信モジュール３０は、光送信機３０ａを有する。光送信機３０ａは、変調器チップ３２を含んで構成され、第２のハウジング３４内に収容されている。変調器チップ３２は、レーザ光Ｌ３を入力し、このレーザ光Ｌ３を変調することによって、第１の変調光Ｌ１１及び第２の変調光Ｌ１２を生成する。変調器チップ３２は、長手方向及び短手方向を有する略直方体状といった形状を呈しており、長手方向はＸ軸方向に沿っており、短手方向はＹ軸方向に沿っている。変調器チップ３２は、Ｙ軸方向に沿って延びておりＸ軸方向に並ぶ側面３２ａ及び３２ｂと、Ｘ軸方向に沿って延びておりＹ軸方向に並ぶ側面３２ｃ及び３２ｄとを有する。変調器チップ３２は、例えばＩｎＰを主材料とする半導体により形成され、変調器チップ３２のＸ軸方向及びＹ軸方向の長さは、例えばそれぞれ１１ｍｍ及び２．８ｍｍである。
【００５４】
光送信機３０ａは、変調器チップ３２に加えて、配線基板３３、ミラー３０１、配線基板３０２ａ〜３０２ｆ、及び変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄを有する。
【００５５】
ミラー３０１及び配線基板３０２ａ〜３０２ｃは、変調器チップ３２の側面３２ｃに隣接して配置されている。また、配線基板３０２ｄ〜３０２ｆは、変調器チップ３２の側面３２ｄに隣接して配置されている。ミラー３０１は、第２のハウジング３４の側面３４ａに設けられた光入力ポート３１ａから入射されたレーザ光Ｌ３を、変調器チップ３２の側面３２ｃに設けられた光入力ポート３５に向けて反射する。光入力ポート３１ａからミラー３０１までのレーザ光Ｌ３の光軸はＸ軸方向に沿っており、ミラー３０１から光入力ポート３５までの光軸はＹ軸方向に沿っている。配線基板３０２ａ〜３０２ｃは、レーザ光Ｌ３の光路に沿って配置されており、レーザ光Ｌ３は配線基板３０２ａ〜３０２ｃの上方を通過する。なお、光入力ポート３１ａにはレンズを含む光結合系が設けられており、内部光ファイバ５１ａ（図１を参照）の端面から出射されるレーザ光Ｌ３は、上記光結合系によって平行化される。
【００５６】
配線基板３０２ｂ及び３０２ｃ、並びに配線基板３０２ｅ及び３０２ｆは、変調器チップ３２の端子と電気的に接続されている。配線基板３０２ｂ及び３０２ｅには、例えば、変調器チップ３２から出力される光の強度をモニタするためのＰＤが実装される。また、配線基板３０２ｃ及び３０２ｆそれぞれの一端は、変調器チップ３２の端子に導電接続されており、他端は、ＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ及び３４ｆそれぞれに対応するハウジング内電極とワイヤボンディングによって接続されている。これにより、配線基板３０２ｃ及び３０２ｆそれぞれは、変調器チップ３２の端子とＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ及び３４ｆそれぞれとを相互に電気的に接続する。ＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ及び３４ｆからは、変調器チップ３２に向けて直流信号や低周波信号が供給される。
【００５７】
上記のように、本実施形態では、ＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ及び３４ｆに対応するハウジング内電極と変調器チップ３２との間に、ワイヤボンディングによる直接結線は施されておらず、嵩張らない配線基板３０２ｃ及び３０２ｆが採用されている。すなわち、ハウジング内電極から一旦、配線基板３０２ｃ及び３０２ｆの各一端にワイヤボンディングされ、配線基板３０２ｃ及び３０２ｆの各他端において、再度ボンディングワイヤにより変調器チップ３２に接続される。これにより、変調器チップ３２の側面３２ｃに沿って進むレーザ光Ｌ３と電気配線との干渉を容易に回避することができる。
【００５８】
光送信機３０ａは、λ／２板３０３、ＢＳ３０４及び３０６、ミラー３０５、及びＰＤ３０７を更に有する。これらは、変調器チップ３２の側面３２ａに面する位置に配置されている。変調器チップ３２の側面３２ａには光出力ポート３７ａ及び３７ｂが設けられており、光出力ポート３７ａからは第１の変調光Ｌ１１が出力され、光出力ポート３７ｂからは第２の変調光Ｌ１２が出力される。なお、光出力ポート３７ａ及び３７ｂにはコリメートレンズが内蔵されており、第１及び第２の変調光Ｌ１１，Ｌ１２は平行化された状態で光出力ポート３７ａ及び３７ｂから出力される。
【００５９】
第１の変調光Ｌ１１は、光出力ポート３７ａから出力されたのち、ミラー３０５によって光路が９０度曲げられ、ＢＳ３０４に到達する。また、第２の変調光Ｌ１２は、光出力ポート３７ｂから出力されたのち、λ／２板３０３によってその直線偏波の偏波方向が９０度回転され、ＢＳ３０４に到達する。従って、ＢＳ３０４に到達した第１及び第２の変調光Ｌ１１，Ｌ１２は、互いに異なる偏波方向を有する。第１及び第２の変調光Ｌ１１，Ｌ１２は、ＢＳ３０４において互いに合波され、送信光Ｌ１３となる。送信光Ｌ１３の一部は、ＢＳ３０６によって分岐され、その光強度がＰＤ３０７によってモニタされる。送信光Ｌ１３の残部は、ＢＳ３０６を通過し、光出力ポート３１ｂから内部光ファイバ５２ａ（図１を参照）へ出力される。
【００６０】
上記のように、本実施形態では、光路が曲げられない側の第２の変調光Ｌ１２に対してλ／２板３０３が設けられる。光路が曲げられる側の第１の変調光Ｌ１１に対してλ／２板が設けられることも可能であるが、その場合、二つの変調光Ｌ１１及びＬ１２間のスキューが拡大する。変調光Ｌ１１は、変調光Ｌ１２と比較して伝搬距離が長いうえに、λ／２板の挿入によって伝搬速度が更に遅くなるからである。本実施形態のように、変調光Ｌ１２の光路にλ／２板３０３が設けられることによって、変調光Ｌ１２の伝搬速度が遅くなり、変調光Ｌ１１との伝搬距離の差に起因するスキューを効果的に補償することができる。
【００６１】
配線基板３３は、変調器チップ３２の側面３２ｂに隣接して配置されており、変調器チップ３２と変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄとを電気的に接続する。変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄは、変調器チップ３２を駆動するための回路であり、第２のハウジング３４の側面３４ｄに設けられたＲＦ信号用端子３４ｇと電気的に接続されている。変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄは、光送信モジュール３０の外部からＲＦ信号用端子３４ｇに入力される高周波信号に基づいて、変調器チップ３２の変調動作のための変調信号を生成する。
【００６２】
なお、図１１において、破線で囲まれる領域３８は、ペルチェ素子の平面形状を表している。このペルチェ素子の上部に位置する部品の温度は、全てペルチェ素子によって制御される。
【００６３】
図１２は、変調器チップ３２の内部構成を拡大して示す平面図である。変調器チップ３２は、二対のマッハツェンダー（Mach-Zehnder；ＭＺ）変調器から構成されるＩＱ変調器３６ａ及び３６ｂを有する。ＩＱ変調器３６ａは、１×２光カプラ３６１ｂと、２×２光カプラ３６１ｄと、アーム導波路３６３ａ及び３６３ｂと、変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂとを有する。アーム導波路３６３ａ及び３６３ｂは、変調器チップ３２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びており、短手方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。アーム導波路３６３ａ及び３６３ｂの一端は光カプラ３６１ｂの一端に結合されており、他端は光カプラ３６１ｄの一端に結合されている。変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂの一端は、変調器チップ３２の側面３２ｂに配置され、配線基板３３（図１１）から高周波信号を受ける。また、変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂの他端は、アーム導波路３６３ａ及び３６３ｂの上方に配置されており、高周波信号に基づく電圧をアーム導波路３６３ａ及び３６３ｂに印加する。なお、変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂの他端は、最終的に終端用電極３６６ａに接続されている。終端用電極３６６ａは、変調器チップ３２の側面３２ｃに配置されており、例えば配線基板３０２ｂ（図１１を参照）に実装された終端抵抗と電気的に接続される。また、一実施例では、変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂは、それぞれ一対の配線からなり、差動信号を伝搬する。
【００６４】
ＩＱ変調器３６ｂは、１×２光カプラ３６１ｃと、２×２光カプラ３６１ｅと、アーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄと、変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄとを有する。アーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄは、変調器チップ３２の長手方向（Ｘ軸方向）に沿って延びており、短手方向（Ｙ軸方向）に並んで配置されている。アーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄの一端は光カプラ３６１ｃの一端に結合されており、他端は光カプラ３６１ｅの一端に結合されている。変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄの一端は、変調器チップ３２の側面３２ｂに配置され、配線基板３３（図１１）から高周波信号を受ける。また、変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄの他端は、アーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄの上方に配置されており、高周波信号に基づく電圧をアーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄに印加する。なお、変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄの他端は、最終的に終端用電極３６６ｂに接続されている。終端用電極３６６ｂは、変調器チップ３２の側面３２ｄに配置されており、例えば配線基板３０２ｅ（図１１を参照）に実装された終端抵抗と電気的に接続される。また、一実施例では、変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄは、それぞれ一対の配線からなり、差動信号を伝搬する。
【００６５】
光カプラ３６１ｂ及び３６１ｃの各他端は、１×２光カプラ３６１ａの一端に結合されている。光カプラ３６１ａの他端は、導波路３６０を介して、変調器チップ３２の側面３２ｃに配置された光入力ポート３５に結合されている。また、光カプラ３６１ｄの他端は、導波路３６４ａ及び３６４ｂそれぞれを介して、光出力ポート３７ａ及び３６９ａそれぞれと結合されている。光カプラ３６１ｅの他端は、導波路３６４ｃ及び３６４ｄそれぞれを介して、光出力ポート３７ｂ及び３６９ｂそれぞれと結合されている。なお、光出力ポート３６９ａ及び３６９ｂそれぞれは、変調器チップ３２の側面３２ｃ及び３２ｄそれぞれに配置されており、例えば配線基板３０２ａ及び３０２ｄ（図１１を参照）それぞれに実装されたモニタＰＤと光学的に結合される。
【００６６】
変調器チップ３２の側面３２ｃ及び３２ｄそれぞれには、位相調整用配線３６７ａ及び３６７ｂそれぞれの各一端が更に配置されている。位相調整用配線３６７ａの他端はアーム導波路３６３ａ上及びアーム導波路３６３ｂ上に延びており、位相調整用配線３６７ｂの他端はアーム導波路３６３ｃ上及びアーム導波路３６３ｄ上に延びている。位相調整用配線３６７ａ，３６７ｂの各一端には、ＤＣ／低周波信号用端子３４ｅ，３４ｆ及び配線基板３０２ｃ，３０２ｆ（図１１を参照）を介して位相調整用電圧が供給される。なお、上記のように、短手方向に沿って延びる側面３２ａ及び３２ｂではなく長手方向に沿って延びる側面３２ｃ及び３２ｄに光出力ポート３６９ａ及び３６９ｂが配置されることにより、側面３２ａ及び３２ｂに面する領域に配置されている複雑な光回路等を避けてモニタＰＤ等を容易に配置することができる。
【００６７】
上記構成を有する変調器チップ３２の動作を説明する。光入力ポート３５から入力されたレーザ光Ｌ３は、導波路３６０を通って１×２光カプラ３６１ａに達し、光カプラ３６１ａによってレーザ光Ｌ１４及びＬ１５に分割される。その後、レーザ光Ｌ１４は１×２光カプラ３６１ｂによって光Ｌ１４ａ及びＬ１４ｂに分割され、レーザ光Ｌ１５は１×２光カプラ３６１ｃによって光Ｌ１５ａ及びＬ１５ｂに分割される。光Ｌ１４ａ及びＬ１４ｂはアーム導波路３６３ａ及び３６３ｂをそれぞれ導波し、光Ｌ１５ａ及びＬ１５ｂはアーム導波路３６３ｃ及び３６３ｄをそれぞれ導波する。なお、アーム導波路３６３ａ〜３６３ｄは、厳密には各々２本ずつのアームから構成されている。このため、光Ｌ１４ａ及びＬ１４ｂ、並びにＬ１５ａ及びＬ１５ｂは、それぞれ２分割されるので、結局、レーザ光Ｌ３は８分割されることとなる。
【００６８】
ＩＱ変調器３６ａ及び３６ｂのアーム導波路３６３ａ〜３６３ｄでは、変調信号用配線３６５ａ〜３６５ｄを介して印加される高周波信号によって、光Ｌ１４ａ，Ｌ１４ｂ，Ｌ１５ａ，Ｌ１５ｂが変調される。また、変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂにはそれぞれ相補的な高周波信号が印加され、ＩＱ変調器３６ａが駆動される。同様に、変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄにはそれぞれ相補的な高周波信号が印加され、ＩＱ変調器３６ｂが駆動される。その後、位相調整用配線３６７ａ及び３６７ｂから印加される位相調整用信号によって、光Ｌ１４ａ，Ｌ１４ｂ，Ｌ１５ａ，Ｌ１５ｂの位相が調整される。
【００６９】
変調後の光Ｌ１４ａ及びＬ１４ｂは、２×２光カプラ３６１ｄにより合波されたのち分岐される。同様に、変調後の光Ｌ１５ａ及びＬ１５ｂは、２×２光カプラ３６１ｅにより合波されたのち分岐される。光カプラ３６１ｄによって分岐された一方の光、すなわち第１の変調光Ｌ１１は、導波路３６４ａを通り、光出力ポート３７ａから変調器チップ３２の外部へ出力される。同様に、光カプラ３６１ｅによって分岐された一方の光、すなわち第２の変調光Ｌ１２は、導波路３６４ｃを通り、光出力ポート３７ｂから変調器チップ３２の外部へ出力される。また、光カプラ３６１ｄ，３６１ｅによってそれぞれ分岐された他方の光（変調光）Ｌ３１，Ｌ３２は、導波路３６４ｂ，３６４ｄを通って光出力ポート３６９ａ，３６９ｂにそれぞれ送られる。
【００７０】
変調器チップ３２の側面３２ｂに設けられた変調信号用配線３６５ａ〜３６５ｄの一端は、図１１に示された変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄから配線基板３３を介して高周波信号を受ける。図１３は、配線基板３３の形態の一例を示す斜視図である。図１３に示されるように、配線基板３３は、側面３３ａ及び３３ｂを有しており、８本の配線３３１ａ〜３３１ｈが、側面３３ａから側面３３ｂにかけて配設されている。配線３３１ｈ及び３３１ｇの側面３３ａ側の一端は変調器駆動回路３０８ａに接続され、他端は図１２に示された配線３６５ａの差動配線対にそれぞれ接続される。配線３３１ｃ及び３３１ｄの側面３３ａ側の一端は変調器駆動回路３０８ｂに接続され、他端は変調信号用配線３６５ａ〜３６５ｄの差動配線対にそれぞれ接続される。本実施形態では、変調器駆動回路３０８ａ〜３０８ｄそれぞれと変調器チップ３２とを結ぶ各配線の等価距離が等しくなるように、内側に位置する４本の配線３３１ａ〜３３１ｄが蛇行しており、外側に位置する４本の配線３３１ｅ〜３３１ｈとの伝播遅延時間差が低減されている。
【００７１】
なお、前述したように、本実施形態では光出力ポート３７ｂから出力される第２の変調光Ｌ１２に対してλ／２板３０３（図１１を参照）が設けられることにより、変調光Ｌ１１，Ｌ１２間のスキューが補償されているが、変調光Ｌ１１，Ｌ１２間のスキューの補償はこのような形態に限られない。例えば、配線基板３３における各配線長を調整することによってスキューの補償が可能である。すなわち、変調光Ｌ１２を生成するＩＱ変調器３６ｂ（図１２を参照）の変調信号用配線３６５ｃ及び３６５ｄに高周波信号を提供する配線３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｅ、及び３３１ｆの配線長が、変調光Ｌ１１を生成するＩＱ変調器３６ａ（図１２を参照）の変調信号用配線３６５ａ及び３６５ｂに高周波信号を提供する配線３３１ｃ、３３１ｄ、３３１ｇ、及び３３１ｈの配線長よりも長く設定されるとよい。この場合、例えば変調光Ｌ１１と変調光Ｌ１２との光路差に相当する長さだけ、配線３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｅ、及び３３１ｆが長く設定されることにより、変調光Ｌ１１，Ｌ１２間のスキューを好適に補償することができる。
【００７２】
（光受信モジュール）
図１４は、光受信モジュール４０の内部構成を示す図である。光受信モジュール４０は、第３のハウジング４５と、第３のハウジング４５内に収容された光受信機４０ａとを有する。光受信機４０ａは、レーザ光Ｌ７（以下、ローカル光という）用のローカル光学系と、受信光Ｌ１７用の受信光学系と、マルチモード干渉計（Multimode Interference；ＭＭＩ）を含むＭＭＩ素子４３及び４４とを有する。
【００７３】
ローカル光学系は、ポラライザー４１２、ＢＳ４１３、光遅延素子４１４、レンズ系４１５、ミラー４１６、及びレンズ系４１７を有する。内部光ファイバ５１ｂを介して光入力ポート４２から入力されたローカル光Ｌ７は、光入力ポート４２に内蔵されたレンズ４２ａにより平行化されたのち、ポラライザー４１２においてその偏波が整えられる。その後、ローカル光Ｌ７はＢＳ４１３に入射し、二分割されてローカル光Ｌ２１，Ｌ２２となる。ＢＳ４１３を直進したローカル光Ｌ２１は、光遅延素子４１４を通過したのち、レンズ系４１５により集光されつつＭＭＩ素子４３に導入される。また、ＢＳ４１３において光路を９０度曲げられたローカル光Ｌ２２は、受信光Ｌ１７の光軸の近くまで進んだのち、ミラー４１６によってその光路が−９０°曲げられる。その後、ローカル光Ｌ２２は、受信光Ｌ１７の光軸に沿って進み、レンズ系４１７により集光されつつＭＭＩ素子４４に導入される。
【００７４】
受信光学系は、コリメートレンズ４２１、ＶＯＡ４２２、ＢＳ４２３ａ、モニタＰＤ４２３ｂ、偏波ビームスプリッタ（Polarizing Beam Splitter；ＰＢＳ）４２４、光遅延素子４２５、レンズ系４２６、λ／２板４２７、ミラー４２８、レンズ系４２９を有する。内部光ファイバ５２ｂを介して光入力ポート４１から入力された受信光Ｌ１７は、光入力ポート４１に内蔵されたレンズ４１ａにより集光されたのち、ＶＯＡ４２２においてその光強度が減衰される。その後、受信光Ｌ１７は、コリメートレンズ４２１により平行化され、ＢＳ４２３ａによってその一部が分岐される。分岐された一部の受信光Ｌ１７は、モニタＰＤ４２３ｂに入射する。ＶＯＡ４２２での受信光Ｌ１７の減衰率は、モニタＰＤ４２３ｂにおいて検出された光強度が帰還されて決定され、モニタＰＤ４２３ｂでの光強度が一定値に近づくように調整される。
【００７５】
ＢＳ４２３ａを直進した残りの受信光Ｌ１７は、ＰＢＳ４２４において、互いに偏波面が直交する受信光Ｌ２３と受信光Ｌ２４とに分離される。ＰＢＳ４２４を直進した受信光Ｌ２３は、光遅延素子４２５を通過したのち、レンズ系４２６により集光されつつＭＭＩ素子４４に導入される。ＰＢＳ４２４において光路が−９０°曲げられた受信光Ｌ２４は、λ／２板４２７を通過し、ローカル光Ｌ７の光軸の近くまで進んだのち、ミラー４２８によってその光路が９０°曲げられる。その後、受信光Ｌ２４は、ローカル光Ｌ７の光軸に沿って進み、レンズ系４２９により集光されつつＭＭＩ素子４３に導入される。
【００７６】
ＢＳ４１３及びＰＢＳ４２４において分岐された光のうち、直進するローカル光Ｌ２１及び受信光Ｌ２３の光路には、光遅延素子４１４及び４２５がそれぞれ挿入されている。これにより、ローカル光Ｌ２１とローカル光Ｌ２２とのスキュー、並びに受信光Ｌ２３と受信光Ｌ２４とのスキューを好適に調整することができる。すなわち、ローカル光Ｌ２２及び受信光Ｌ２４は、ＢＳ４１３及びＰＢＳ４２４によって光路を９０度曲げられたのち、ローカル光Ｌ２１及び受信光Ｌ２３と同じくＭＭＩ素子４３及び４４に導入される。従って、ローカル光Ｌ２２及び受信光Ｌ２４は、ローカル光Ｌ２１及び受信光Ｌ２３に比べて、ＭＭＩ素子４３及び４４に到達する時間が遅延する。この遅延時間は、ローカル光Ｌ７の光軸と受信光Ｌ１７の光軸との距離を光が進むために要する時間に相当する。光遅延素子４１４及び４２５の挿入によって、ＭＭＩ素子４３及び４４にそれぞれ入力されるローカル光Ｌ２１及び受信光Ｌ２４、並びにローカル光Ｌ２２及び受信光Ｌ２３の位相を互いに一致させることができる。なお、光遅延素子４１４及び４２５を構成する材料は、例えばシリコン等であることができる。
【００７７】
上記の構成において、ローカル光Ｌ７は、ポラライザー４１２により、その偏波が整えられる。理由は次の通りである。即ち、ローカル光Ｌ７は、波長可変半導体レーザ素子２１からの出射光である。該出射光は、波長可変半導体レーザ素子２１の活性層にほぼ平行な方向に偏波しているが、偏波保持機能を有する内部光ファイバ５１ｂによって光受信モジュール４０に導入されても、偏波方向が微妙にずれる場合がある。そのような場合であっても、ポラライザー４１２が設けられることにより、偏波方向を精度良く整えることができる。また、波長可変半導体レーザ素子２１からの出射光は、活性層に垂直な方向の偏波成分も併せ持っており、厳密には直線偏波でなく楕円偏波である。よって、ポラライザー４１２によって活性層に垂直な方向の偏波成分が除去されることが好ましい。
【００７８】
なお、ローカル光Ｌ７の偏波の調整は、ポラライザー４１２の挿入のほか、波長板の挿入によっても行うことができる。例えば、ローカル光Ｌ７の光軸上にλ／２板が挿入されることにより偏波方向のずれが調整され、また、λ／４板が挿入されることにより楕円偏波が直線偏波に調整される。図１４に示される形態では、レンズ４２ａとＢＳ４１３との間に、ポラライザー４１２に代えて、λ／２板及びλ／４板の双方又はいずれか一方が挿入されてもよい。
【００７９】
ＭＭＩ素子４３は、ローカル光Ｌ２１と受信光Ｌ２４との積演算を行うことにより、受信光Ｌ２４から情報を抽出する。すなわち、ＭＭＩ素子４３は、直線偏波の受信光Ｌ２４のＩ成分及びＱ成分を分離させ、計４対の差動電気信号に変換して出力する。同様に、ＭＭＩ素子４４は、ローカル光Ｌ２２と受信光Ｌ２３との積演算を行うことにより、受信光Ｌ２３から情報を抽出する。すなわち、ＭＭＩ素子４４は、直線偏波の受信光Ｌ２３のＩ成分及びＱ成分を分離させ、計４対の差動電気信号に変換して出力する。なお、受信光Ｌ２４は、λ／２板４２７を通過する際にその偏波方向が回転し、その結果、受信光Ｌ２３と偏波面が同じになっている。
【００８０】
図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、ＭＭＩ素子４３及び４４に内蔵されるＭＭＩの具体的構成例を示す図である。図１５（ａ）に示されるＭＭＩ４６は、入力導波路９０１ａ及び９０１ｃと、１×２カプラ９０２ａ及び９０２ｃと、２×２カプラ９０４ａ及び９０４ｃとを有する。また、ＭＭＩ４６は、アーム導波路９０３ａ，９０３ｂ，９０３ｃ及び９０３ｄと、出力導波路９０５ａ，９０５ｂ，９０５ｃ及び９０５ｄとを有する。アーム導波路９０３ａ〜９０３ｄは、１×２カプラ９０２ａ，９０２ｃの出力端と２×２カプラ９０４ａ，９０４ｃの入力端とを相互に光結合させる。出力導波路９０５ａ，９０５ｂは２×２カプラ９０４ａの二つの出力端にそれぞれ結合され、出力導波路９０５ｃ，９０５ｄは２×２カプラ９０４ｃの二つの出力端にそれぞれ結合されている。
【００８１】
図１５（ａ）に示されるＭＭＩ４６では、入力導波路９０１ａにローカル光Ｌ２６（ローカル光Ｌ２１又はＬ２２に相当）が導入され、入力導波路９０１ｃに受信光Ｌ２７（受信光Ｌ２３又はＬ２４に相当）が導入される。ローカル光Ｌ２６は、１×２カプラ９０２ａにより二つのローカル光Ｌ２６ａ及びＬ２６ｂに分岐される。ローカル光Ｌ２６ａ，Ｌ２６ｂは、アーム導波路９０３ａ，９０３ｂをそれぞれ進み、２×２カプラ９０４ａ，９０４ｃの各一方の入力端にそれぞれ達する。受信光Ｌ２７は、１×２カプラ９０２ｃにより二つの受信光Ｌ２７ａ及びＬ２７ｂに分岐される。受信光Ｌ２７ａ，Ｌ２７ｂは、アーム導波路９０３ｃ，９０３ｄをそれぞれ進み、２×２カプラ９０４ａ，９０４ｃの各他方の入力端にそれぞれ達する。
【００８２】
２×２カプラ９０４ａでは、ローカル光Ｌ２６ａと受信光Ｌ２７ａとが互いに干渉し、位相がπ（ｒａｄ）異なる二つの干渉光Ｌ２８ａ及びＬ２８ｂが生成される。干渉光Ｌ２８ａ，Ｌ２８ｂは、出力導波路９０５ａ，９０５ｂにそれぞれ出力される。また、２×２カプラ９０４ｃでは、ローカル光Ｌ２６ｂと受信光Ｌ２７ｂとが互いに干渉し、位相がπ（ｒａｄ）異なる二つの干渉光Ｌ２８ｃ及びＬ２８ｄが生成される。干渉光Ｌ２８ｃ，Ｌ２８ｄは、出力導波路９０５ｃ，９０５ｄにそれぞれ出力される。ここで、アーム導波路９０３ａ〜９０３ｄのいずれか一つ、例えばアーム導波路９０３ｂに９０度位相シフタ（不図示）が設けられる。これにより、干渉光Ｌ２８ａ及びＬ２８ｂと、干渉光Ｌ２８ｃ及びＬ２８ｄとの位相が相対的にπ／２（ｒａｄ）だけシフトされる。その結果、干渉光Ｌ２８ｃ及びＬ２８ｄは、Ｑ成分のみを有することとなる。これに対し、干渉光Ｌ２８ａ及びＬ２８ｂは、Ｉ成分のみを有する。すなわち、干渉光Ｌ２８ａ〜Ｌ２８ｄが、（Ｉ成分、位相０）、（Ｉ成分、位相π）、（Ｑ成分、位相π／２）、（Ｑ成分、位相３π／２）の信号成分をそれぞれ含むこととなり、受信光Ｌ１７が搬送する変調信号に含まれるＩ成分とＱ成分とが同時に取り出される。
【００８３】
図１５（ｂ）には、２×４カプラと２×２カプラとが直列に接続された例が示されている。すなわち、図１５（ｂ）に示されるＭＭＩ４７は、入力導波路９１１ａ及び９１１ｂと、２×４カプラ９１２と、２×２カプラ９１４と、アーム導波路９１３ｃ，９１３ｄと、出力導波路９１５ａ，９１５ｂ，９１５ｃ及び９１５ｄとを有する。入力導波路９１１ａ及び９１１ｂは、２×４カプラ９１２の二つの入力端にそれぞれ結合されている。２×４カプラ９１２の四つの出力端のうち、一の対を構成する二つの出力端は、出力導波路９１５ａ，９１５ｂにそれぞれ結合されている。２×４カプラ９１２の四つの出力端のうち、別の対を構成する二つの出力端は、アーム導波路９１３ｃ，９１３ｄを介して２×２カプラ９１４の二つの入力端にそれぞれ結合されている。２×２カプラ９１４の二つの出力端は、出力導波路９１５ｃ，９１５ｄにそれぞれ結合されている。
【００８４】
ＭＭＩ４７では、入力導波路９１１ａにローカル光Ｌ２６（ローカル光Ｌ２１又はＬ２２に相当）が導入され、入力導波路９１１ｂに受信光Ｌ２７（受信光Ｌ２３又はＬ２４に相当）が導入される。ローカル光Ｌ２６及び受信光Ｌ２７は、２×４カプラ９１２に入力されて互いに干渉し、位相が互いにπ（ｒａｄ）異なる干渉光Ｌ３０ａ及びＬ３０ｂと、位相が互いにπ（ｒａｄ）異なる干渉光Ｌ２９ａ及びＬ２９ｂとが生成される。干渉光Ｌ３０ａ及びＬ３０ｂは、出力導波路９１５ａ，９１５ｂにそれぞれ出力される。干渉光Ｌ２９ａ及びＬ２９ｂは、アーム導波路９１３ｃ，９１３ｄを介して２×２カプラ９１４にそれぞれ出力される。２×２カプラ９１４では、干渉光Ｌ２９ａ及びＬ２９ｂが互いに干渉され、位相が互いにπ（ｒａｄ）異なる干渉光Ｌ３０ｃ及びＬ３０ｄが生成される。干渉光Ｌ３０ｃ及びＬ３０ｄは、出力導波路９１５ｃ，９１５ｄにそれぞれ出力される。
【００８５】
アーム導波路９１３ｃ及び９１３ｄのうち一方には、図示しない９０度位相シフタが設けられる。その結果、干渉光Ｌ３０ｃ及びＬ３０ｄは、Ｑ成分のみを有することとなる。これに対し、２×４カプラ９１２から直接取り出される干渉光Ｌ３０ａ及びＬ３０ｂは、Ｉ成分のみを有する。すなわち、干渉光Ｌ３０ａ〜Ｌ３０ｄが、（Ｉ成分、位相０）、（Ｉ成分、位相π）、（Ｑ成分、位相π／２）、（Ｑ成分、位相３π／２）の信号成分をそれぞれ含むこととなり、受信光Ｌ１７が搬送する変調信号に含まれるＩ成分とＱ成分とが同時に取り出される。
【００８６】
なお、ＭＭＩ４６及び４７の具体的な大きさは、例えば、２０μｍ×５００μｍである。ＭＭＩ４６及び４７の各導波路は、ＧａＩｎＡｓから成るメサ状の導波路層がＩｎＰ基板上に形成され、この導波路層の周囲がＩｎＰによって埋め込まれた構造を有する。ＩｎＰの屈折率が例えばＳｉＯ２などの他の材料と比較して大きいことから、このような微小なＭＭＩを作製することができる。
【００８７】
図１６は、ＭＭＩ素子４３及び４４の内部構成の一例を示す図である。図１６には例としてＭＭＩ４６（図１５（ａ）を参照）が示されているが、このＭＭＩ４６は、図１５（ｂ）に示されたＭＭＩ４７や他のＭＭＩに置き換えられてもよい。
【００８８】
図１６に示されるＭＭＩ素子４３及び４４は、ＭＭＩ４６に加えて、光電変換部９００を更に有する。光電変換部９００は、ＭＭＩ４６の出力導波路９０５ａ〜９０５ｄと接続されており、ＭＭＩ４６から干渉光Ｌ２８ａ〜Ｌ２８ｄを受ける。光電変換部９００は、４つのＰＤ９２１ａ〜９２１ｄと、２つのトランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）９２２ａ及び９２２ｃとを有する。ＰＤ９２１ａ〜９２１ｄの各カソードには、配線９２３ａ〜９２３ｄそれぞれを介してバイアス電圧が印加される。ＰＤ９２１ａ〜９２１ｄそれぞれは、干渉光Ｌ２８ａ〜Ｌ２８ｄそれぞれを受光し、光電変換を行う。ＰＤ９２１ａ及び９２１ｂのアノードは、ＴＩＡ９２２ａの入力端子に接続されている。
【００８９】
前述したように、干渉光Ｌ２８ａと干渉光Ｌ２８ｂとは互いに位相がπ（ｒａｄ）ずれており、干渉光Ｌ２８ｃと干渉光Ｌ２８ｃとは互いに位相がπ（ｒａｄ）ずれている。従って、ＴＩＡ９２２ａに入力される２つの光電流に含まれる信号成分は互いに相補的となり、ＴＩＡ９２２ｃに入力される２つの光電流に含まれる信号成分もまた互いに相補的となるので、ＴＩＡ９２２ａ，９２２ｃは、それらの信号成分を差動検波することができる。言い換えれば、干渉光Ｌ２８ａ〜Ｌ２８ｄは、（Ｉ成分、位相０）、（Ｉ成分、位相π）、（Ｑ成分、位相π／２）、（Ｑ成分、位相３π／２）の信号成分をそれぞれ含むので、これらの信号成分をそれぞれ含む。従って、ＴＩＡ９２２ａからの出力信号はＩ成分に関する差動信号となり、ＴＩＡ９２２ｃからの出力信号はＱ成分に関する差動信号となる。これらの出力信号は、光電変換部９００の後段に配置される信号処理回路によって処理される。
【００９０】
ここで、光受信モジュール４０の全体形状の具体例について説明する。図１７は、光受信モジュール４０の外観図である。光受信モジュール４０の第３のハウジング４５は、略直方体状を呈しており、そのＸ軸方向の長さは例えば２５ｍｍ〜３３ｍｍであり、Ｙ軸方向の幅は例えば１６ｍｍであり、Ｚ軸方向の高さは例えば６．５ｍｍである。
【００９１】
光受信モジュール４０は、第３のハウジング４５の短手方向に沿った一方の側面４５ａに光入力ポート４１及び４２を有し、他の３つの側面４５ｂ〜４５ｄそれぞれに、ＲＦ信号用端子４５ｇ、ＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ及び４５ｆそれぞれを有する。一例では、ＲＦ信号用端子４５ｇ、ＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ及び４５ｆは計４３本のリードピンからなる。ＲＦ信号用端子４５ｇは例えば１３本のリードピン４５１ａ〜４５１ｍを含み、ＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ及び４５ｆは例えばそれぞれ１５本のリードピンを含む。上述した差動信号等の高周波信号を出力するためのリードピンは、ＲＦ信号用端子４５ｇに集中して含まれている。すなわち、ＲＦ信号用端子４５ｇに含まれる８本のリードピン４５１ｂ，４５１ｃ，４５１ｅ，４５１ｆ，４５１ｈ，４５１ｉ，４５１ｋ，４５１ｌは、受信光Ｌ１７に含まれるＸ偏波のＩ成分及びＱ成分、並びにＹ偏波のＩ成分及びＱ成分の差動出力を行う。また、ＲＦ信号用端子４５ｇに含まれる５本のリードピン４５１ａ，４５１ｄ，４５１ｇ，４５１ｊ，４５１ｍは、上記８本のリードピン間に配置され、接地電位（ＧＮＤ）に保たれる。これらのリードピン４５１ａ〜４５１ｍの並び順を、差動信号の一方をＳｇ、他方を／Ｓｇ、接地電位をＧとして表記すると、Ｇ、Ｓｇ、／Ｓｇ、Ｇ、Ｓｇ、／Ｓｇ、Ｇ、Ｓｇ、／Ｓｇ、Ｇ、Ｓｇ、／Ｓｇ、Ｇとなる。なお、ＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ及び４５ｆに含まれるリードピンは、専ら直流（ＤＣ）電圧を伝える。ＤＣ／低周波信号用端子４５ｅ及び４５ｆのリードピンには、図１６に示された配線９２３ａ〜９２３ｄに接続され、ＰＤ９２１ａ〜９２１ｄにバイアス電圧を供給するためのリードピンと、ＴＩＡ９２２ａ及び９２２ｃに電源電圧を供給するためのリードピンと、ペルチェ素子（図１１の領域３８を参照）の駆動電源を供給するためのリードピンが含まれている。
【００９２】
以上に説明した本実施形態の全二重光トランシーバ１０によって得られる効果について説明する。前述したように、ディジタルコヒーレント技術を全二重光トランシーバに適用する場合、送信機内部で送信光を生成するためのレーザ光源に加えて、受信機内部で局部発振器（ローカル光源）として使用されるレーザ光源が必要となる。このため、全二重光トランシーバ全体の小型化が妨げられ、例えばＣＦＰ２といった標準規格に全二重光トランシーバの寸法を合致させることが困難となる場合がある。
【００９３】
これに対し、本実施形態の全二重光トランシーバ１０は、波長可変半導体レーザ素子２１と、波長可変半導体レーザ素子２１から提供されるレーザ光Ｌ３を変調することにより送信光Ｌ１３を生成し、該送信光Ｌ１３を一方の光ファイバへ出力する光送信機３０ａと、位相変調された受信光Ｌ１７を他方の光ファイバから入力し、波長可変半導体レーザ素子２１から提供されるレーザ光（ローカル光）Ｌ７と受信光Ｌ１７との間で積演算を行うことにより受信光Ｌ１７から情報を抽出する光受信機４０ａとを備える。このように、一つの波長可変半導体レーザ素子２１から出力されるレーザ光を用いて送信光Ｌ１３の生成及び受信光Ｌ１７からの情報の抽出を行うことにより、レーザ光源の個数を削減することができ、全二重光トランシーバ１０全体の小型化に寄与することができる。これにより、例えばＣＦＰ２といった標準規格に全二重光トランシーバ１０の寸法を合致させることも可能となる。
【００９４】
また、本実施形態のように、光送信機３０ａは、波長可変半導体レーザ素子２１の一方のレーザ端面２１Ａから出射されるレーザ光Ｌ３を変調して送信光Ｌ１３を生成し、光受信機４０ａは、波長可変半導体レーザ素子２１の他方のレーザ端面２１Ｂから出射されるレーザ光Ｌ７と受信光Ｌ１７との間で積演算を行うことにより受信光Ｌ１７から情報を抽出してもよい。これにより、一つの波長可変半導体レーザ素子２１から光送信のためのレーザ光Ｌ３と光受信のためのローカル光Ｌ７とを好適に取得することができる。
【００９５】
また、本実施形態のように、全二重光トランシーバ１０は、波長可変半導体レーザ素子２１を収容する第１のハウジング２４と、第１のハウジング２４とは別に設けられ、光送信機３０ａを収容する第２のハウジング３４と、第１及び第２のハウジング３４とは別に設けられ、光受信機４０ａを収容する第３のハウジング４５と、これらのハウジング２４，３４，４５を搭載する光トランシーバハウジング１１とを備えることが好ましい。これにより、各々が複雑な構成を有する波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０を容易に組み立てることができる。
【００９６】
また、本実施形態のように、光トランシーバハウジング１１が、長手方向及び短手方向を有する平面形状を成しており、光トランシーバハウジング１１の短手方向の長さが４１．５ｍｍ、光トランシーバハウジング１１の長手方向の長さが９１．５ｍｍであってもよい。これにより、ＣＦＰ２準拠の全二重光トランシーバ１０を好適に実現することができる。
【００９７】
また、本実施形態のように、光トランシーバハウジング１１内に収容される内部光ファイバ５１ａ，５１ｂは、少なくとも一重のループをそれぞれ有することが好ましい。内部光ファイバ５１ａ，５１ｂのこのような布線によって、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂの余長が長くなるので、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂにかかるストレスを低減し、十分な偏波保持機能を維持することができる。
【００９８】
また、本実施形態のように、内部光ファイバ５１ａが或る方向に沿って第１のハウジング２４から引き出され、内部光ファイバ５１ｂが該方向と交差する方向に沿って第１のハウジング２４から引き出され、これらの方向のうち一方は、光トランシーバハウジング１１の長手方向に沿うことが好ましい。これにより、小型の光トランシーバハウジング１１内において内部光ファイバ５１ａ，５１ｂを無理なく容易に布線することができる。
【００９９】
（第２の実施の形態）
図１８は、第２実施形態による全二重光トランシーバ１０Ｂの内部構成を示す図である。本実施形態の全二重光トランシーバ１０Ｂと第１実施形態の全二重光トランシーバ１０との相違点は、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂの布線形態である。本実施形態の内部光ファイバ５１ａ，５１ｂは、第１実施形態と同様に、少なくとも一重のループをそれぞれ有する。但し、本実施形態では、第１実施形態と比較してループの径が小さくなっている。
【０１００】
具体的には、第１のハウジング２４の光出力ポート２６ａから引き出された内部光ファイバ５１ｂは、光トランシーバハウジング１１の後端まで展開されることなく光受信モジュール４０の手前で小さく一回転して円を描いたのち、光入力ポート４２に達している。また、第１のハウジング２４の光出力ポート２５ａから引き出された内部光ファイバ５１ａは、波長可変光源モジュール２０、光送信モジュール３０及び光受信モジュール４０に囲まれる空間（すなわち、光トランシーバハウジング１１内の前壁部１２ａ及び側壁部１２ｃ寄りの空間）において５／４回転して円を描いたのち、光入力ポート３１ａに達している。なお、本実施形態における内部光ファイバ５１ａ及び５１ｂのループの半径は、例えば１０ｍｍである。
【０１０１】
本実施形態のように、光トランシーバハウジング１１内に収容される内部光ファイバ５１ａ，５１ｂのループは様々な大きさに形成され得る。内部光ファイバ５１ａ，５１ｂのこのような布線によって、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂの余長を制御し、内部光ファイバ５１ａ，５１ｂにかかるストレスを低減して十分な偏波保持機能を維持しつつ、全二重光トランシーバ１０Ｂの小型化に寄与することができる。
【０１０２】
（第３の実施の形態）
図１９は、第３の実施形態に係る波長可変光源モジュール２０Ｂの構成を表す図である。本実施形態の波長可変光源モジュール２０Ｂでは、第１の実施形態の波長可変光源モジュール２０とは異なり、一のレーザ端面から出射されるレーザ光が分岐され、その一方のレーザ光が光送信機３０ａに提供され、他方のレーザ光が光受信機４０ａにローカル光として提供される。
【０１０３】
図１９に示されるように、波長可変光源モジュール２０Ｂは、波長可変半導体レーザ素子２１を有する。なお、波長可変半導体レーザ素子２１の構成は、第１実施形態と同様である。また、波長可変光源モジュール２０Ｂは、レーザ端面２１Ａと光学的に結合される波長ロッカー系２２ｂと、レーザ端面２１Ｂと光学的に結合されるＢＳ光学系２３ｂとを有する。波長可変半導体レーザ素子２１、波長ロッカー系２２ｂ及びＢＳ光学系２３ｂは、第１のハウジング２４の内部に収容されている。
【０１０４】
波長ロッカー系２２ｂは、ＢＳ２２１ｂ、エタロン２２２ｂ、ＰＤ２２３ｂ、ＰＤ２２５ｂを有する。波長可変半導体レーザ素子２１の一方のレーザ端面２１Ａから出射するレーザ光Ｌ１は、レンズ２１０により平行化され、その後、ＢＳ２２１ｂにより二分岐されてレーザ光Ｌ４１及びＬ４２となる。ＢＳ２２１ｂにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ４２は、エタロン２２２ｂを通過後、ＰＤ２２３ｂで検知される。エタロン２２２ｂは、波長フィルター機能を有する。また、ＢＳ２２１ｂを直進したレーザ光Ｌ４１は、ＰＤ２２５ｂで検知される。レーザ光Ｌ４２及びＬ４１をそれぞれ受光するＰＤ２２３ｂ及び２２５ｂの各出力電流値Ｉ１ａ，Ｉ２ａの比Ｉ１ａ／Ｉ２ａを計算すると、波長可変半導体レーザ素子２１から出射されたレーザ光Ｌ１の波長が特定される。その特定結果に基づき、ＴＥＣ制御による波長可変半導体レーザ素子２１のチップ温度の調整、或いは、波長可変半導体レーザ素子２１のヒータへの印加電圧や変調領域への注入電流の制御が行われることにより、波長可変半導体レーザ素子２１が目標波長において発振する。
【０１０５】
ＢＳ光学系２３ｂは、ＢＳ２３１ｂ、ＢＳ２３２ｂ及びＰＤ２３３ｂを有する。波長可変半導体レーザ素子２１の他方のレーザ端面２１Ｂから出射するレーザ光Ｌ６は、レンズ２１１により平行化された後、ＢＳ２３１ｂにより二分されてレーザ光Ｌ４５及びＬ４６となる。ＢＳ２３１ｂにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ４６は、光出力ポート２５ａを通過し、内部光ファイバ５１ａに入射する。また、ＢＳ２３１ｂを直進したレーザ光Ｌ４５は、ＢＳ２３２ｂにより二分されてレーザ光Ｌ４７及びＬ４８となる。ＢＳ２３２ｂを直進したレーザ光Ｌ４７は、光出力ポート２６ａを通過し、内部光ファイバ５１ｂに入射する。ＢＳ２３２ｂにおいて光路を９０度曲げられたレーザ光Ｌ４８は、ＰＤ２３３ｂで検知される。ＰＤ２３３ｂから出力される電流は、レーザ光Ｌ６の光強度を示す信号となる。
【０１０６】
本実施形態では、光送信機３０ａ（図１１を参照）が、第１実施形態のレーザ光Ｌ３に代えてレーザ光Ｌ４６を変調して送信光Ｌ１３を生成する。また、光受信機４０ａが、第１実施形態のレーザ光Ｌ７に代えてレーザ光Ｌ４７と受信光Ｌ１７との間で積演算を行うことにより、受信光Ｌ１７から情報を抽出する。このような構成によれば、一つの波長可変半導体レーザ素子２１から光送信のためのレーザ光Ｌ４６と光受信のためのローカル光Ｌ４７とを好適に取得することができる。
【０１０７】
また、本実施形態では、波長可変半導体レーザ素子２１の端面２１Ａから出射されるレーザ光Ｌ１が、波長ロッカーにのみ利用されている。従って、エタロン２２２ｂを通るレーザ光Ｌ４２と、エタロン２２２ｂを通らないレーザ光Ｌ４１との強度比（分割比）を１：１程度に設定することが可能であり、比Ｉ１ａ／Ｉ２ａを計算する際の精度を高めることができる。
【０１０８】
また、本実施形態では、波長可変半導体レーザ素子２１の端面２１Ｂから出射されるレーザ光Ｌ１の一部がレーザ光Ｌ４６として光送信機３０ａに提供され、他の一部がレーザ光（ローカル光）Ｌ４７として光受信機４０ａに提供される。従って、レーザ光Ｌ１は十分な光強度を有することが好ましい。その為の構成としては、例えば図１０に示されたように、波長可変半導体レーザ素子２１の端面２１Ｂ寄りにＳＯＡ領域２１４ａが設けられるとよい。
【０１０９】
以上、本発明による全二重光トランシーバについて詳細に説明したが、本発明による全二重光トランシーバは、上述した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、波長可変半導体レーザ素子の一対のレーザ端面について、レーザ出力を増大させるべく、いずれか一方のレーザ端面だけでなく、双方のレーザ端面にＳＯＡ領域が設けられてもよい。また、波長可変半導体レーザ素子のレーザ端面に、ＡＲ（Anti-Reflection）コートが施されてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
１０，１０Ｂ…全二重光トランシーバ、１１…光トランシーバハウジング、１１ａ〜１１ｄ…側面、１２ａ…前壁部、１２ｂ…電気プラグ、１２ｃ，１２ｄ…側壁部、２０，２０Ｂ…波長可変光源モジュール、２１…波長可変半導体レーザ素子、２１Ａ，２１Ｂ…レーザ端面、２２ａ，２２ｂ…波長ロッカー系、２３ａ，２３ｂ…ＢＳ光学系、２４…第１のハウジング、２４ｅ…ＤＣ／低周波信号用端子群、２５ａ，２５ｂ，２６ａ，２６ｂ…光出力ポート、３０…光送信モジュール、３０ａ…光送信機、３１ａ…光入力ポート、３１ｂ…光出力ポート、３２…変調器チップ、３３…配線基板、３４…第２のハウジング、３４ｅ，３４ｆ…ＤＣ／低周波信号用端子、３４ｇ…ＲＦ信号用端子、３５…光入力ポート、３６ａ，３６ｂ…ＩＱ変調器、３７ａ，３７ｂ…光出力ポート、４０…光受信モジュール、４０ａ…光受信機、４１…光入力ポート、４２…光入力ポート、４３，４４…ＭＭＩ素子、４５…第３のハウジング、４５ｅ，４５ｆ…ＤＣ／低周波信号用端子、４５ｇ…ＲＦ信号用端子、４６，４７…ＭＭＩ、５０ａ，５０ｂ…光レセプタクル、５１ａ，５１ｂ，５２ａ，５２ｂ…内部光ファイバ、７１…ベース部材、７２…底板、７３…底カバー、７４…回路基板、７５…上カバー、７６…中継基板、７７ａ〜７７ｈ…フレキシブル配線基板、２１０，２１１…レンズ、２１２ａ…ＣＳＧ−ＤＢＲ領域、２１３ａ…ＳＧ−ＤＦＢ領域、２１４ａ…ＳＯＡ領域、４５１ａ〜４５１ｍ…リードピン、９００…光電変換部、Ｌ１〜Ｌ８…レーザ光、Ｌ１１…第１の変調光、Ｌ１２…第２の変調光、Ｌ１３…送信光、Ｌ１７…受信光。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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