(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１側面と第２側面が対向し、第３側面と第４側面が前記第１側面と前記第２側面をつなぎつつ対向するように形成された筐体と、
第１集光レンズと第１発光素子を有し、前記第１集光レンズが前記筐体の内部に位置することで、前記第１側面から前記筐体の内部に進入するように設けられた第１発光装置と、
受光用集光レンズと受光素子を有し、前記第２側面に設けられた受光装置と、
前記第３側面に設けられた、光信号を双方向に伝送する光ファイバと、
第２集光レンズと第２発光素子を有し、前記第４側面であって前記第１側面と前記第２側面の中間位置より前記第２側面側に設けられた第２発光装置と、
前記第１発光素子から出射した第１送信光を反射して前記光ファイバの端面に入射させ、前記第２発光素子から出射した第２送信光を透過して前記光ファイバの端面に入射させるように前記筐体内に設けられた第１光フィルタと、
前記筐体内の前記第１光フィルタと前記光ファイバの間に設けられ、前記第１送信光と前記第２送信光を透過して前記光ファイバの端面に入射させ、前記光ファイバからの受信光を反射して前記受光素子に入射させる第２光フィルタと、
前記筐体内の、前記第１光フィルタと前記第２光フィルタの間に設けられ、前記第１送信光と前記第２送信光のうち、前記第１発光素子と前記第２発光素子に戻る成分を遮断する光アイソレータと、を備え、
前記第１発光装置の前記筐体内への進入量は、前記受光装置の前記筐体内への進入量より大きく、
前記第２発光素子と前記光ファイバを結ぶ線は、前記筐体の長手方向に対して傾き、
前記第１側面から前記第１光フィルタまでの距離は、前記第１側面から前記第２光フィルタまでの距離より大きいことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記光アイソレータの最適入力波長は、前記光モジュールの動作温度範囲の最大値と最小値の中間の温度に最適化され、前記第１発光素子の発光波長と前記第２発光素子の発光波長の中間の値に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記光ファイバの端面は斜め研磨されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光モジュール。
【請求項４】
第１側面と第２側面が対向し、第３側面と第４側面が前記第１側面と前記第２側面をつなぎつつ対向するように形成された筐体と、
第１集光レンズと第１発光素子を有し、前記第１集光レンズが前記筐体の内部に位置することで、前記第１側面から前記筐体の内部に進入するように設けられた第１発光装置と、
受光用集光レンズと受光素子を有し、前記第２側面に設けられた受光装置と、
前記第３側面に設けられた、光信号を双方向に伝送する光ファイバと、
第２集光レンズと第２発光素子を有し、前記第４側面であって前記第１側面と前記第２側面の中間位置より前記第２側面側に設けられた第２発光装置と、
前記第１発光素子から出射した第１送信光を反射して前記光ファイバの端面に入射させ、前記第２発光素子から出射した第２送信光を透過して前記光ファイバの端面に入射させるように前記筐体内に設けられた第１光フィルタと、
前記筐体内の前記第１光フィルタと前記光ファイバの間に設けられ、前記第１送信光と前記第２送信光を透過して前記光ファイバの端面に入射させ、前記光ファイバからの受信光を反射して前記受光素子に入射させる第２光フィルタと、
前記筐体内の、前記第１光フィルタと前記第２光フィルタの間に設けられ、前記第１送信光と前記第２送信光のうち、前記第１発光素子と前記第２発光素子に戻る成分を遮断する光アイソレータと、を備え、
前記光アイソレータの前記第４側面側には前記第１光フィルタが固定され、前記光アイソレータの前記第３側面側には前記第２光フィルタが固定されることで、前記第１光フィルタ、前記光アイソレータ、及び前記第２光フィルタを一体化したことを特徴とする光モジュール。
【請求項５】
前記第２光フィルタの前記光アイソレータに固定された面と反対の面は、前記光ファイバの端面に固定されたことを特徴とする請求項４に記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光通信システムに用いられる光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、双方向光通信用の光モジュールが開示されている。この光モジュールの筐体には、発光素子、受光素子、及び光ファイバが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０９２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示される光モジュールでは小型化が不十分であった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、小型化に好適な光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】
【０００６】
本発明に係る光モジュールは、第１側面と第２側面が対向し、第３側面と第４側面が該第１側面と該第２側面をつなぎつつ対向するように形成された筐体と、第１集光レンズと第１発光素子を有し、該第１集光レンズが該筐体の内部に位置することで、該第１側面から該筐体の内部に進入するように設けられた第１発光装置と、受光用集光レンズと受光素子を有し、該第２側面に設けられた受光装置と、該第３側面に設けられた、光信号を双方向に伝送する光ファイバと、第２集光レンズと第２発光素子を有し、該第４側面であって該第１側面と該第２側面の中間位置より該第２側面側に設けられた第２発光装置と、該第１発光素子から出射した第１送信光を反射して該光ファイバの端面に入射させ、該第２発光素子から出射した第２送信光を透過して該光ファイバの端面に入射させるように該筐体内に設けられた第１光フィルタと、該筐体内の該第１光フィルタと該光ファイバの間に設けられ、該第１送信光と該第２送信光を透過して該光ファイバの端面に入射させ、該光ファイバからの受信光を反射して該受光素子に入射させる第２光フィルタと、該筐体内の、該第１光フィルタと該第２光フィルタの間に設けられ、該第１送信光と該第２送信光のうち、該第１発光素子と該第２発光素子に戻る成分を遮断する光アイソレータと、を備え、該第１発光装置の該筐体内への進入量は、該受光装置の該筐体内への進入量より大きく、該第２発光素子と該光ファイバを結ぶ線は、該筐体の長手方向に対して傾き、該第１側面から該第１光フィルタまでの距離は、該第１側面から該第２光フィルタまでの距離より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光装置を筐体内に進入させるように光軸を調整するので、小型化に好適な光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光モジュールを含むシステム全体を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る光モジュールの動作を示す図である。
【図４】比較例の光モジュールを示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る光モジュールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールを含むシステム全体を示す図である。光モジュール１０は、１０Ｇ−ＥＰＯＮ（１０Ｇｉｇａｂｉｔ−Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの一部である。１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムは、局舎に設置される局側光回路終端装置（ＯＬＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ）と、ＯＬＴと各加入者宅をつなぐ光分岐線路と、加入者宅に設置される加入者側光回路終端装置（ＯＮＵ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ）を備えている。
【００１０】
１０Ｇ−ＥＰＯＮシステムは、１Ｇｂｐｓ及び１０Ｇｂｐｓの伝送レートのデータを上り（ＯＮＵからＯＬＴ）及び下り（ＯＬＴからＯＮＵ）の双方向に伝送する。この双方向通信は、一芯の光ファイバで、伝送レート、伝送方向ごとに設定された計４波長の信号を波長多重して行われる。
【００１１】
ＯＬＴは、前述の双方向通信を実現するために光モジュール１０（トリプレクサ）を備えている。光モジュール１０はＸＦＰ（１０  Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｓｍａｌｌ  Ｆｏｒｍ−ａｃｔｏｒ  Ｐｌｕｇｇａｂｌｅ）等の仕様に従うトランシーバに搭載されている。
【００１２】
図２は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールを示す図である。光モジュール１０は、１Ｇｂｐｓの下り信号を送信する発光素子と、１０Ｇｂｐｓの下り信号を送信する発光素子と、１Ｇｂｐｓと１０Ｇｂｐｓのどちらの信号も受信可能な受光素子とを１芯の光ファイバに結合させたものである。以下、光モジュール１０について詳細に説明する。
【００１３】
光モジュール１０は、筐体１２を備えている。図１において筐体１２は輪郭だけが示されている。筐体１２は、第１側面１２ａ、第２側面１２ｂ、第３側面１２ｃ、及び第４側面１２ｄを備えている。第１側面１２ａと第２側面１２ｂは対向している。第３側面１２ｃと第４側面１２ｄは、第１側面１２ａと第２側面１２ｂをつなぎつつ対向している。
【００１４】
第１側面１２ａには第１発光装置１４が設けられている。第１発光装置１４は、第１集光レンズ１４ａと、レーザダイオードで形成された第１発光素子１４ｂを有している。第１集光レンズ１４ａは筐体１２の内部に位置している。これにより第１発光装置１４は第１側面１２ａから筐体１２の内部に距離Ｌだけ進入している。
【００１５】
第２側面１２ｂには受光装置１６が設けられている。受光装置１６は、受光用集光レンズ１６ａと、フォトダイオードで形成された受光素子１６ｂを有している。受光用集光レンズ１６ａは、第２側面１２ｂに沿うように設けられている。
【００１６】
第３側面１２ｃには光ファイバ１５が設けられている。光ファイバ１５の端面は、ファイバコア(ファイバ内部で光が閉じ込められている領域)内の光伝搬方向に対して６〜８度程度傾くように斜め研磨されている。ところで、光ファイバの端面がファイバコア内の光伝搬方向に対し垂直な場合、加入者側から伝送された光がその端面で反射され、再び加入者側に戻ってしまい反射減衰量の規格(ＯＬＴはＯＮＵに対して一定以上の光を反射してはならない規格)を満足できなくなってしまう。これを防止するために、光ファイバ１５の端面は斜め研磨されている。光ファイバ１５の端面を６〜８度斜め研磨する場合、スネルの法則から、光ファイバ１５と最適に結合する光軸はファイバコアの光伝搬方向に対し３〜４度傾く。
【００１７】
第４側面１２ｄには第２発光装置１８が設けられている。第２発光装置１８は、第２集光レンズ１８ａと、レーザダイオードで形成された第２発光素子１８ｂを有している。第２発光装置１８は、第４側面１２ｄの第２側面１２ｂ側に設けられている。つまり、第２発光装置１８は、第４側面１２ｄであって第１側面１２ａと第２側面１２ｂの中間位置より第２側面１２ｂ側に設けられている。第２発光装置１８を第２側面１２ｂ側に設けるのは、光ファイバ１５と第２発光素子１８ｂを最適に結合する光軸を第２側面１２ｂの方向に傾けるためである。
【００１８】
第１発光素子１４ｂ、受光素子１６ｂ、第２発光素子１８ｂのそれぞれは、１枚の集光レンズを介することで収束光学系を成して、光ファイバ１５と結合している。なお、図２に示す通り、第１側面１２ａ及び第２側面１２ｂと平行方向を「長手方向」と称する。そしてこの長手方向と垂直で、第３側面１２ｃ及び第４側面１２ｄと平行な方向を「短手方向」と称する。
【００１９】
筐体１２の内部には、第１光フィルタ２２、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタ２６が設けられている。第２光フィルタ２６は、第１光フィルタ２２と光ファイバ１５の間に設けられている。光アイソレータ２４は、第１光フィルタ２２と第２光フィルタ２６の間に設けられている。
【００２０】
第１光フィルタ２２と第２光フィルタ２６は、第１発光素子１４ｂ又は第２発光素子１８ｂから出射した光を光ファイバ１５に結合させるように導くものである。また、第２光フィルタ２６は受信光を受光素子１６ｂに導くものである。光アイソレータ２４は、第１発光素子１４ｂと第２発光素子１８ｂから出射した光がこれらに戻らないように設けられるものである。
【００２１】
光アイソレータ２４の最適入力波長は、光モジュール１０の動作温度範囲の最大値と最小値の中間の温度に最適化され、第１発光素子１４ｂの発光波長と第２発光素子１８ｂの発光波長の中間の値に設定されている。本発明の実施の形態１に係る光モジュール１０の動作温度範囲は０℃〜８０℃である。そのため、光アイソレータ２４の最適入力波長は、４０℃に最適化され、第１発光素子１４ｂの発光波長と第２発光素子１８ｂの発光波長の中間の値に設定されている。
【００２２】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光モジュールの動作を示す図である。第１光フィルタ２２は、第１発光素子１４ｂから出射した第１送信光を反射して光ファイバ１５の端面に入射させ、第２発光素子１８ｂから出射した第２送信光を透過して光ファイバ１５の端面に入射させる。第２光フィルタ２６は、第１送信光と第２送信光を透過して光ファイバ１５の端面に入射させ、光ファイバ１５からの受信光を反射して受光素子１６ｂに入射させる。光アイソレータ２４は、第１送信光と第２送信光のうち、第１発光素子１４ｂと第２発光素子１８ｂに戻る成分（戻り光という）を遮断する。
【００２３】
上記のような構成により、第１発光素子１４ｂから出射した第１送信光は集光レンズ１４ａに集光された後、第１光フィルタ２２で反射され、光アイソレータ２４と第２光フィルタ２６を透過し光ファイバ１５の端面に入射する。第２発光素子１８ｂから出射した第２送信光は集光レンズ１８ａに集光された後、第１光フィルタ２２、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタ２６を透過し光ファイバ１５の端面に入射する。光ファイバ１５からの受信光は第２光フィルタ２６で反射し集光レンズ１８ａによって集光されて受光素子１６ｂの受光面に入射する。
【００２４】
ところで、光ファイバ１５は斜め研磨されて、光ファイバ１５と第２発光素子１８ｂを最適に結合する光軸を第２側面１２ｂの方向に傾かせている。図３には、この傾きを分かりやすくするために、第２側面１２ｂと平行な破線が描かれている。
【００２５】
本発明の実施の形態１に係る光モジュールの特徴の説明に先立ち、その意義を明確にするめに比較例について説明する。図４は、比較例の光モジュールを示す図である。  比較例の光モジュール１００は、光ファイバ１０４を備えている。光ファイバ１０４の端面はファイバコア内の光伝搬方向に対し垂直に形成されている。光ファイバ１０４と第２発光素子１８ｂを最適に結合する光軸は、第２側面１２ｂと平行方向に伸びている。
【００２６】
比較例の光モジュール１００は、第１集光レンズ１４ａの直近に光アイソレータ１０６を備えている。また、第２集光レンズ１８ａの直近に光アイソレータ１０８を備えている。これにより、第１送信光は第１光フィルタ２２に入射する前に光アイソレータ１０６を透過する。第２送信光は第１光フィルタ２２に入射する前に光アイソレータ１０８を透過する。
【００２７】
比較例の光モジュール１００では、光ファイバ１０４と第２発光素子１８ｂを最適に結合する光軸が第２側面１２ｂと平行方向に伸びるため、第１光フィルタ２２と第２光フィルタ２６は筐体の短手方向の中央に配置される。また、光アイソレータが２つ必要である。これらの要因により比較例の光モジュール１００は小型化が困難である。特に、光モジュールをＸＦＰサイズのトランシーバに搭載する場合には光モジュールの短手方向の寸法制約を満たすのが困難となる。
【００２８】
ところが、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１０は、光ファイバ１５と第２発光素子１８ｂを最適に結合する光軸が第２側面１２ｂの方向に傾けられているため、この光軸上に設けられる第１光フィルタ２２、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタを第２側面１２ｂ側に寄せて配置できる。第１光フィルタ２２、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタ２６を第２側面１２ｂ側に寄せて配置すると、第１発光装置１４の最適配置位置（光ファイバ１５との結合が最適となる位置）も第２側面１２ｂ側に寄る。これにより第１発光装置１４を筐体１２の内部に距離Ｌだけ進入させることができるので光モジュール１０の短手方向の寸法を短くできる。
【００２９】
第１発光素子と受光素子を１つの側面に並べると、これらの相互干渉を抑制するために、第１発光素子と受光素子の間隔を十分あけなければならない。そのため、筐体の長手方向寸法を大きくする必要があった。しかしながら、本発明の実施の形態１に係る光モジュール１０によれば、第１発光素子１４ｂが第１側面１２ａに固定され、受光素子１６ｂが第２側面１２ｂに固定されることで、これらが対向して設けられている。よって、第１発光素子１４ｂと受光素子１６ｂとの距離を十分確保しつつ、光モジュールの長手方向の寸法を短くできる。長手方向の寸法を短くすると、第２集光レンズ１８ａと光ファイバ１５との距離を短くできるので、集光レンズ１８ａの結像倍率を下げて動作温度の変動による結合効率の変化(トラッキングエラー)を小さくすることが可能となる。
【００３０】
比較例のように光アイソレータを発光素子の直近に配置すると、光ケラレを防ぐために受光径の大きな光アイソレータが必要となり、光モジュールの小型化に不利である。光アイソレータは、送信信号光のスポット径がより絞られる光ファイバ１５近傍に配置することが望ましい。本発明の実施の形態１に係る光モジュール１０によれば、光アイソレータ２４を第１光フィルタ２２と第２光フィルタ２６の間に配置したため、光アイソレータ２４を光ファイバ１５の近傍に配置できる。よって、光アイソレータ２４の小型化と低コスト化を図ることができる。
【００３１】
ところで、前述の戻り光を抑制するために、光アイソレータの最適入力波長の変化を抑制することが望ましい。しかしながら、光アイソレータの最適入力波長は、温度依存性がある。つまり、光モジュールの温度変化量に略比例して、光アイソレータの最適入力波長が変化する。そのため、例えば、光アイソレータの最適入力波長を、「１０℃」に最適化して、第１発光素子１４ｂの発光波長と第２発光素子１８ｂの発光波長の中間の値に設定すると、０℃の場合は光アイソレータの最適入力波長の変化は小さいが、８０℃の場合はそれが非常に大きくなってしまう。
【００３２】
そこで、光アイソレータ２４の最適入力波長は、光モジュール１０の動作温度範囲の最大値と最小値の中間の温度（４０℃）に最適化し、第１発光素子１４ｂの発光波長と第２発光素子１８ｂの発光波長の中間の値に設定した。そのため、光モジュールの温度が０℃となった場合も８０℃となった場合も、光アイソレータの最適入力波長の変化が大きくなることを回避できる。こうして、最適入力波長の変化を抑制しつつ、１つの光アイソレータ２４で第１送信光と第２送信光のうち第１発光素子１４ｂと第２発光素子１８ｂに戻る成分（戻り光）を減衰させることができる。なお、戻り光の減衰は相対強度雑音の規格を満足する必要がある。
【００３３】
本発明の実施の形態１に係る光モジュールは様々な変形が可能である。例えば、光モジュール１０の動作温度範囲は０℃〜８０℃に限定されない。
【００３４】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る光モジュールを示す図である。本発明の実施の形態２に係る光モジュールは、前述した実施の形態１に係る光モジュールと共通点が多い。そのため、前述した実施の形態１に係る光モジュールとの相違点を中心に説明する。
【００３５】
光アイソレータ２４の第４側面１２ｄ側には第１光フィルタ５０が固定されている。一方、光アイソレータ２４の第３側面１２ｃ側には第２光フィルタ５２が固定されている。第１光フィルタ５０、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタ５２は１つの部品５４を形成するように一体化されている。
【００３６】
本発明の実施の形態２に係る光モジュールによれば、第１光フィルタ５０、光アイソレータ２４、及び第２光フィルタ５２は１つの部品５４とすることで構成を簡易化できるので、光モジュールを小型化できる。なお、本発明の実施の形態２に係る光モジュールは少なくとも実施の形態１に係る光モジュールと同程度の変形は可能である。
【００３７】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る光モジュールを示す図である。本発明の実施の形態３に係る光モジュールは、前述した実施の形態２に係る光モジュールと共通点が多い。そのため、前述した実施の形態２に係る光モジュールとの相違点を中心に説明する。
【００３８】
光アイソレータ６０に第１光フィルタ６２と第２光フィルタ６４が固定されて、１つの部品６６が形成されている。そして、第２光フィルタ６４の光アイソレータ６０に固定された面と反対の面は、光ファイバ１５の端面に固定されている。
【００３９】
第１送信光と第２送信光は、光ファイバ１５に近づくほどスポット径が絞られる。そのため、光アイソレータ６０は光ファイバ１５に近づけるほど小さくできる。本発明の実施の形態３に係る光モジュールによれば、部品６６を光ファイバ１５の端面に接触させて光アイソレータ６０を光ファイバ１５に近接させるので、光アイソレータ６０を小型化できる。なお、本発明の実施の形態３に係る光モジュールは少なくとも実施の形態１に係る光モジュールと同程度の変形は可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  光モジュール、  １２  筐体、  １４  第１発光装置、  １４ａ  第１集光レンズ、  １４ｂ  第１発光素子、  １５  光ファイバ、  １６  受光装置、  １６ａ  受光用集光レンズ、  １６ｂ  受光素子、  １８  第２発光装置、  １８ａ  第２集光レンズ、  １８ｂ  第２発光素子、  ２２  第１光フィルタ、  ２４  光アイソレータ、  ２６  第２光フィルタ
【図１】
0005831046.tif 000002
【図２】
0005831046.tif 000003
【図３】
0005831046.tif 000004
【図４】
0005831046.tif 000005
【図５】
0005831046.tif 000006
【図６】
0005831046.tif 000007