(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光送信機において使用するための一体型光学ブロックであって、
入力光信号を受信し、前記入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための前記第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための前記第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、
光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、
前記第2の変調された光信号の偏光を、合成前に前記第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子と、
前記一体型光学ブロックの1つまたは複数の要素の位置合わせ不良を緩和するために前記一体型光学ブロックを通じて伝搬する1つまたは複数の光信号の向きを変更するように構成されたアライメントトリマとを備える一体型光学ブロック。
【請求項２】
コヒーレント光送信機において使用するための一体型光学ブロックであって、
入力光信号を受信し、前記入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための前記第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための前記第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、
光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、
前記第2の変調された光信号の偏光を、合成前に前記第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子と、
前記一体型光学ブロックから出力される光信号と前記一体型光学ブロックへ入力される光信号との間のピッチを制御するように構成されたピッチトランスフォーマとを備え、前記ピッチトランスフォーマは、
受信した光信号の向きに対して角度が付けられるように配置された対向するほぼ平行な面を備えた透過光学要素を備えており、前記対向する面は、受信した光信号が、前記対向する各面から反射され、前記受信した光信号の向きとほぼ平行な前記ピッチトランスフォーマから出力され、前記受信した光信号の前記向きからオフセットされるように構成されている、一体型光学ブロック。
【請求項３】
コヒーレント光送信機において使用するための一体型光学ブロックであって、
入力光信号を受信し、前記入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための前記第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための前記第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、
光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、
前記第2の変調された光信号の偏光を、合成前に前記第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子と
を備え、
前記ビームスプリッタはプリズムを備え、
前記第1の入力光信号が通過する前記プリズムの面は前記偏波コンバイナの面に接しており、前記第1の入力光信号は光送信機チップに出力される前に前記偏波コンバイナを通過する、一体型光学ブロック。
【請求項４】
前記偏波コンバイナは、前記第1の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号を信号出力に直接渡すように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項５】
前記偏光回転子は、前記偏波コンバイナの面に接しており、前記偏波コンバイナに入る前に前記第2の変調された光信号の前記偏光を回転させるように構成されている、請求項４に記載の一体型光学ブロック。
【請求項６】
前記第1の変調された光信号および第2の変調された光信号は、空間的に分離されており、前記偏波コンバイナは、合成のために前記第2の変調された光信号を前記第1の変調された光信号と整列するように向けるように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項７】
少なくとも1つの光パワー測定値に基づいて光学信号のパワーを減衰させるように構成された可変光減衰器をさらに備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項８】
前記可変光減衰器は、誘電体層に入射する光信号の一部を通し、前記光信号の残りの部分を反射するように構成された誘電領域を備える、請求項７に記載の一体型光学ブロック。
【請求項９】
前記誘電領域は、2つの光透過構成部品の間に間隙を備える、請求項８に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１０】
前記間隙は、真空、空気、および誘電材料のうちの1つを含む、請求項９に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１１】
前記可変光減衰器は、前記誘電領域によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムを備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１２】
前記可変光減衰器は、通過する前記光信号の前記一部を変化させるように界面を変更するように構成された制御機構を備える、請求項８から１１のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１３】
前記制御機構の少なくとも一部は、その偏向によって前記界面を変更するように前記可変光減衰器の面に接続されており、前記制御機構は、熱的に制御されたバイメタルストリップ、および圧電素子のうちの1つを備える、請求項１２に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１４】
前記可変光減衰器は、光シャッタとして動作するように構成されている、請求項７から１３のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１５】
前記ビームスプリッタはプリズムを備え、前記第1の入力光信号が通過する前記プリズムの面は前記偏波コンバイナの面に接しており、前記第1の入力光信号は光送信機チップに出力される前に前記偏波コンバイナを通過する、請求項１または２に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１６】
前記アライメントトリマは、第1の偏光を有する光を反射するとともに前記第1の偏光に対して直交する第2の偏光を有する光を通すように構成された誘電体層を備えており、反射光信号がほぼ90度だけ回転された偏光を有するように光信号を反射するように構成されているとともに、前記誘電体層から反射光信号を受信し、前記反射光信号の角度を変更するようになされている少なくとも1つの偏光回転ミラーをさらに備える、請求項１に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１７】
前記アライメントトリマは、前記誘電体層によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムをさらに備える、請求項１６に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１８】
前記アライメントトリマは、前記アライメントトリマの対向する面に第1の偏光回転ミラーと第2の偏光回転ミラーとをさらに備え、
前記第1の偏光回転ミラーは、前記アライメントトリマに入って前記誘電体層から反射された第1の偏光を有する第1の光信号を受信し、前記第1の光信号を反射して、前記第1の偏光に対してほぼ直交する第2の偏光を有する第2の光信号を生成するように構成されており、それによって前記第2の光信号は前記誘電体層を通過できるようになされており、
前記第2の偏光回転ミラーは、前記第2の光信号を受信し、前記第2の光信号を反射して前記第1の偏光を有する第3の光信号を生成するように構成されており、それによって前記第3の光信号は、前記誘電体層によって反射させられ、前記アライメントトリマから出るようになされており、
前記第1の偏光回転ミラーおよび第2の偏光回転ミラーの一方または両方は、前記第3の光信号が前記第1の光信号が前記アライメントトリマに入った角度とは異なる角度で前記アライメントトリマから出て行くように位置合わせされている、
請求項１６または１７に記載の一体型光学ブロック。
【請求項１９】
前記少なくとも1つの偏光回転ミラーは、接着剤によって所定の位置に保持され、前記接着剤を硬化させる前に所望のアライメントに設定することができる、請求項１６から１８のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項２０】
前記少なくとも1つの偏光回転ミラーは、湾曲した反射面を備える、請求項１６から１９のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項２１】
前記アライメントトリマは、前記少なくとも1つの偏光回転ミラーと前記アライメントトリマの対応する面との間に光透過ブロックをさらに備える、請求項１６から２０のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項２２】
前記アライメントトリマは、第1および第2の内部ファセットならびに少なくとも1つのミラーを備えた透過光学要素を備えており、前記アライメントトリマは、前記ミラーのアライメントによって決定された角度において前記アライメントトリマから出力されるように、受信した光信号を前記第1の内部ファセットで、前記少なくとも1つのミラーおよび前記第2の内部ファセットで反射するように構成されている、請求項２１に記載の一体型光学ブロック。
【請求項２３】
複数の出力および/または入力を与えるようになされており、ほぼ250マイクロメートルの共通ピッチを有する複数のピッチ調節装置を備える、請求項１から２２のいずれか一項に記載の一体型光学ブロック。
【請求項２４】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の一体型光学ブロックを1つまたは複数個備える光学部品。
【請求項２５】
請求項１から２３のいずれか一項に記載の一体型光学ブロックを1つまたは複数個備えるコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項２６】
1つまたは複数の一体型光学ブロックおよび1つまたは複数の光学チップを備えたコヒーレント光送信機デバイスであって、前記1つまたは複数の一体型光学ブロックは、前記1つまたは複数の光学チップへ光信号を発するとともに、前記1つまたは複数の光学チップから光信号を受信するようになされ、
1つまたは複数の一体型光学ブロックは、前記1つまたは複数の光学チップに出入りする光信号の向きを横切る向きから入力光信号を受信するように構成され、
前記1つまたは複数の一体型光学ブロックの各光学ブロックは、
入力光信号を受信し、前記入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための前記第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための前記第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、
光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、
前記第2の変調された光信号の偏光を、合成前に前記第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子と
を備える、コヒーレント光送信機デバイス。
【請求項２７】
前記1つまたは複数の光学チップは、複数の光送信機、複数の光受信機、または少なくとも1つの光送信機および少なくとも1つの光受信機を備えた光学チップを備える、請求項２６に記載のコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項２８】
前記1つまたは複数の一体型光学ブロックと前記1つまたは複数の光学チップとの間に配置された1つまたは複数のレンズアレイをさらに備えており、前記レンズアレイ内の複数のレンズは、前記一体型光学ブロックと前記光学チップとの間を通過する光の焦点を合わせるように構成されている、請求項２６または２７に記載のコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項２９】
複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップを備えており、前記一体型光学ブロックは、前記複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方へ光信号を発するとともに、前記複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方から光信号を受信するようになされている、請求項２５から２８のいずれか一項に記載のコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項３０】
単一のモノリシック構造を形成するようになされている複数の一体型光学ブロックを備える、請求項２９に記載のコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項３１】
入力光信号を1つまたは複数の一体型光学ブロックへ供給するように構成された1つまたは複数のチューナブルレーザをさらに備える、請求項２６から３０のいずれか一項に記載のコヒーレント光送信機デバイス。
【請求項３２】
請求項１から２３のいずれか一項に記載一体型光学ブロックを1つまたは複数個備えるコヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３３】
1つまたは複数の一体型光学ブロックおよび1つまたは複数の光学チップを備えたコヒーレント光送受信機デバイスであって、前記1つまたは複数の一体型光学ブロックは、前記1つまたは複数の光学チップへ光信号を発するとともに、前記1つまたは複数の光学チップから光信号を受信するようになされ、
1つまたは複数の一体型光学ブロックは、前記1つまたは複数の光学チップに出入りする光信号の向きを横切る向きから入力光信号を受信するように構成され、
前記1つまたは複数の一体型光学ブロックの各光学ブロックは、
入力光信号を受信し、前記入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための前記第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための前記第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、
光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、前記第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、
前記第2の変調された光信号の偏光を、合成前に前記第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子と
を備える、コヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３４】
前記1つまたは複数の光学チップは、複数の光送信機、複数の光受信機、または少なくとも1つの光送信機および少なくとも1つの光受信機を備えた光学チップを備える、請求項３３に記載のコヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３５】
前記1つまたは複数の一体型光学ブロックと前記1つまたは複数の光学チップとの間に配置された1つまたは複数のレンズアレイをさらに備えており、前記レンズアレイ内の複数のレンズは、前記一体型光学ブロックと前記光学チップとの間を通過する光の焦点を合わせるように構成されている、請求項３３または３４に記載のコヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３６】
複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップを備えており、前記一体型光学ブロックは、前記複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方へ光信号を発するとともに、前記複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方から光信号を受信するようになされている、請求項３３から３５のいずれか一項に記載のコヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３７】
単一のモノリシック構造を形成するようになされている複数の一体型光学ブロックを備える、請求項３６に記載のコヒーレント光送受信機デバイス。
【請求項３８】
入力光信号を1つまたは複数の一体型光学ブロックへ供給するように構成された1つまたは複数のチューナブルレーザをさらに備える、請求項３３から３７のいずれか一項に記載のコヒーレント光送受信機デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部品に関する。より詳細には、本発明は、限定される必要はないが、コヒーレント送信機、受信機、および/または送受信機のための光学部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書において、用語「光」は、可視光だけでなく可視範囲の波長の外側の波長を有する電磁放射も意味するように、光が光学系において用いられるという意味で使用される。
【０００３】
光学部品の設計基準は、より小さいサイズおよびより大きい機能へと向かっている。一般に、これは、構成部品の集積化の向上をもたらしてきた。特に、シリコン、二酸化ケイ素、リン化インジウム、およびガリウムヒ素などの材料で作製された光学チップの機能によって、光送信機および変調器など、多機能で小型のデバイスの創出がますます可能になっている。
【０００４】
しかしながら、歩留まり減少のコスト、かなりの光学的損失、および１チップで１製品の製造柔軟性の減少という完全なチップ集積の欠点もまだある。
【０００５】
一方、複雑な光デバイスにおいて複数の光学部品を組み立て、位置合わせし、固定するコストおよび複雑さは依然として課題である。多コンポーネントモジュールにおける光部品の正確なアライメントは現在、モジュールごとに多くの時間を要し得る。
【０００６】
高データレートのための光送信機および受信機は、コヒーレント技術によって可能にされてきた。今日、100Gb/sおよび/またはそれを超えるライン速度は、より高次の振幅変調および位相変調、偏波多重方式、コヒーレント検出、および高度なデジタル信号処理技術を利用する。典型的な偏波多重四値位相変調(DP-QPSK)の実施では、例えば、100Gb/sのライン速度は、高速デジタルアナログ変換器(DAC)および一対のQPSKマッハツエンダ変調器(MZM)を用いて25GHzクロック/データレートから発生され得る。データは、入力レーザ搬送波の2つの位相および2つの偏光の状態で効率的に符号化されている。同様に、符号化されたデータは、偏光逆多重化およびコヒーレント検出技術によって受信機において抽出することができる。直交振幅変調(QAM)の実施では、ライン速度を増大させるために、偏光とともに振幅と位相の両方の状態が利用される。
【０００７】
典型的には、送信機および受信機は、システム内の同じ場所に配置され、しばしば送受信機を作製するためにともにパッケージされる。レーザ搬送波源は、(モノリシックにまたは別個のチップとして)送信機に組み込まれてよく、またはシステムに入力光信号を供給するように構成された独立にパッケージされたデバイス内で近くに設置されてもよい。コヒーレント検出方式においては、コヒーレント受信機は、QPSK符号化データを抽出するために局部発振器(LO)レーザレファレンスの入力を一般に必要とする。LO源は、独立したレーザから得ることができるが、効率のために、典型的には、レーザ源によって供給される入力光信号を分割することによって得られる。
【０００８】
基本のコヒーレント送信機は、入力光信号を供給するチューナブルレーザ源(搬送波)と、マッハツエンダ干渉計(変調器)と、伝送のためにコンポジット信号を生成する偏波コンバイナとからなる。送信機は、様々なレベルの機能の統合化を伴うIII-Vチップであり得る。チューナブルレーザは、同じ波長または近い波長で動作する隣接した受信機のためのLO信号を送信機へ供給することもできる。
【０００９】
変調器チップ、入力ファイバ、および独立したレーザを含むディスクリートの部品から効率的な送信機モジュールを生成するために、入力光信号は、光学信号を受信機LOおよび変調器へ供給するために分割される。加えて、変調器チップからの出力信号は、直交偏光に変換されなければならず、次いで、送信機から出力された直交偏光された光信号は、出力信号を与えるために合成されなければならない。
【００１０】
基本のコヒーレント受信機構成は、LO、偏光スプリッタ、一対の3デシベル(dB)ハイブリッドミキサと、平衡検出器アレイとからなる。受信機は、様々なレベルの機能の統合化を伴うIII-Vチップであり得る。
【００１１】
上述の基本機能に加えて、典型的には、送信機と受信機の両方は、それぞれ、可変光減衰器および光モニタの形態で信号レベルを調整する手段と信号レベルを制御する手段とを必要とする。
【００１２】
多くの機能がワンチップに含まれるコヒーレント受信機は、米国特許第8,526,102号に説明されている。そのような大きく複雑なチップには、本明細書において説明された欠点がある。
【００１３】
同様に、チップ集積のレベルが制限される場合、残りの機能は、光学トレイン内の各構成部品が所定の位置に置かれるときに個々に光学的に位置合わせされる従来の光部品によって提供される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第8,526,102号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第1の態様における本発明によれば、コヒーレント光送信機において使用するための一体型光学ブロックであって、入力光信号を受信し、入力光信号を第1の入力光信号と第2の入力光信号とに分割し、光送信機チップにおいて使用するための第1の入力光信号を出力し、局部発振器信号として使用するための第2の入力光信号を出力するように構成されたビームスプリッタと、光送信機チップから第1の変調された光信号および第2の変調された光信号を受信し、第1の変調された光信号と第2の変調された光信号とを合成して出力を形成するように構成された偏波コンバイナと、第2の変調された光信号の偏光を、合成前に第1の変調された光信号の偏光に対してほぼ直交するように回転させるように構成された偏光回転子とを備える光学ブロックが提供される。
【００１６】
適宜、ビームスプリッタはプリズムを備える。
【００１７】
適宜、第1の入力光信号が通過するプリズムの面は偏波コンバイナの面に接しており、第1の入力光信号は光送信機チップに出力される前に偏波コンバイナを通過する。
【００１８】
適宜、偏波コンバイナは、第1の変調された光信号を受信し、第1の変調された光信号を信号出力に直接渡すように構成されている。
【００１９】
適宜、偏光回転子は、偏波コンバイナの面に接しており、偏波コンバイナに入る前に第2の変調された光信号の偏光を回転させるように構成されている。
【００２０】
適宜、第1の変調された光信号および第2の変調された光信号は、空間的に分離されており、偏波コンバイナは、合成のために第2の変調された光信号を第1の変調された光信号と整列するように向けるように構成されている。
【００２１】
第2の態様における本発明によれば、コヒーレント光受信機において使用するための一体型光学ブロックであって、変調された光信号を受信し、変調された光信号を、第1の偏光を有する変調された光信号の第1の成分と、第1の偏光にほぼ直交する第2の偏光を有する変調された光信号の第2の成分とに分割するように構成された偏光スプリッタと、変調された光信号の第2の成分の偏光をほぼ90度だけ回転させる偏光回転子とを備え、偏光スプリッタは、変調された光信号の第2の成分を偏光回転子に向けるようにさらに構成されている光学ブロックが提供される。
【００２２】
適宜、上述した一体型光学ブロックは、光学的平面の外で入力光信号のパワーを測定するように構成された少なくとも1つのモニタをさらに備える。
【００２３】
適宜、少なくとも1つのモニタは、光学的平面の外で1つまたは複数の変調された光信号のパワーを測定するように構成されている。
【００２４】
適宜、モニタは、モニタされる光信号の一部を検出器に偏向させるように構成されている誘電体層を備える。
【００２５】
適宜、モニタはPINダイオードを備える。
【００２６】
適宜、モニタは、モニタされる光信号の焦点をモニタに合わせるように構成されたマイクロレンズをさらに備える。
【００２７】
適宜、一体型光学ブロックは、少なくとも1つの光パワー測定値に基づいて光学信号のパワーを減衰させるように構成された可変光減衰器をさらに備える。
【００２８】
適宜、少なくとも1つの光パワー測定値は、少なくとも1つのモニタによって与えられる。
【００２９】
適宜、可変光減衰器は、誘電体層に入射する光信号の一部を通し、光信号の残りの部分を反射するように構成された誘電領域を備える。
【００３０】
適宜、誘電領域は、2つの光透過構成部品の間に間隙を備える。
【００３１】
適宜、間隙は、真空、空気、および誘電材料のうちの1つを含む。
【００３２】
適宜、可変光減衰器は、誘電領域によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムを備える。
【００３３】
適宜、可変光減衰器は、通過する光信号の一部を変化させるように界面を変更するように構成された制御機構を備える。
【００３４】
適宜、制御機構の少なくとも一部は、その偏向によって界面を変更するように可変光減衰器の面に接続されており、制御機構は、熱的に制御されたバイメタルストリップ、および圧電素子のうちの1つを備える。
【００３５】
適宜、可変光減衰器は、光シャッタとして動作するように構成されている。
【００３６】
適宜、一体型光学ブロックは、光学ブロックの1つまたは複数の要素の位置合わせ不良を緩和するために光学ブロックを通じて伝搬する1つまたは複数の光信号の向きを変更するように構成されたアライメントトリマをさらに備える。
【００３７】
適宜、アライメントトリマは、第1の偏光を有する光を反射するとともに第1の偏光に対して直交する第2の偏光を有する光を通すように構成された誘電体層を備えており、反射光信号がほぼ90度だけ回転された偏光を有するように光信号を反射するように構成されているとともに、誘電体層から反射光信号を受信し、反射光信号の角度を変更するようになされている少なくとも1つの偏光回転ミラーをさらに備える。
【００３８】
適宜、アライメントトリマは、誘電体層によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムをさらに備える。
【００３９】
適宜、アライメントトリマは、アライメントトリマの対向する面に第1の偏光回転ミラーと第2の偏光回転ミラーとをさらに備え、第1の偏光回転ミラーは、アライメントトリマに入って誘電体層から反射された第1の偏光を有する第1の光信号を受信し、第1の光信号を反射して、第1の偏光に対してほぼ直交する第2の偏光を有する第2の光信号を生成するように構成されており、それによって第2の光信号は、誘電体層を通過できるようになされており、第2の偏光回転ミラーは、第2の光信号を受信し、第2の光信号を反射して、第1の偏光を有する第3の光信号を生成するように構成されており、それによって第3の光信号は、誘電体層によって反射させられ、アライメントトリマから出るようになされており、第1の偏光回転ミラーおよび第2の偏光回転ミラーの一方または両方は、第3の光信号が第1の光信号がアライメントトリマに入った角度とは異なる角度でアライメントトリマから出て行くように位置合わせされている。
【００４０】
適宜、少なくとも1つの偏光回転ミラーは、接着剤によって所定の位置に保持され、接着剤を硬化させる前に所望のアライメントに設定することができる。
【００４１】
適宜、少なくとも1つの偏光回転ミラーは、湾曲した反射面を備える。
【００４２】
適宜、アライメントトリマは、少なくとも1つの偏光回転ミラーとアライメントトリマの対応する面との間に光透過ブロックをさらに備える。
【００４３】
適宜、アライメントトリマは、第1および第2の内部ファセットならびに少なくとも1つのミラーを備えた透過光学要素を備えており、アライメントトリマは、ミラーのアライメントによって決定された角度においてアライメントトリマから出力されるように、受信した光信号を第1の内部ファセットで、少なくとも1つのミラーおよび第2の内部ファセットで反射するように構成されている。
【００４４】
適宜、一体型光学ブロックは、光学ブロックから出力される光信号と光学ブロックへ入力される光信号との間のピッチを制御するように構成されたピッチトランスフォーマをさらに備え、ピッチトランスフォーマは、受信した光信号の向きに対して角度が付けられるように配置された対向するほぼ平行な面を備えた透過光学要素を備えており、対向する面は、受信した光信号が、対向する各面から反射され、受信した光信号の向きとほぼ平行なピッチトランスフォーマから出力され、受信した光信号の向きからオフセットされるように構成されている。
【００４５】
適宜、一体型光学ブロックは、複数の出力および/または入力を与えるようになされており、ほぼ約250マイクロメートルの共通ピッチを有する複数のピッチ調節装置を備える。
【００４６】
第3の態様における本発明によれば、上述した1つまたは複数の一体型光学ブロックを備える光学部品が提供される。
【００４７】
第4の態様における本発明によれば、上述した1つまたは複数の一体型光学ブロックを備えるコヒーレント光送信機および/または受信機デバイスが提供される。
【００４８】
適宜、コヒーレント光送信機および/またはコヒーレント光受信機は、1つまたは複数の光学チップを備えており、1つまたは複数の一体型光学ブロックは、1つまたは複数の光学チップへ光信号を発するとともに、1つまたは複数の光学チップから光信号を受信するようになされている。
【００４９】
適宜、1つまたは複数の光学チップは、複数の光送信機、複数の光受信機、または少なくとも1つの光送信機および少なくとも1つの光受信機を備えた光学チップを備える。
【００５０】
適宜、コヒーレント光送信機および/またはコヒーレント光受信機は、1つまたは複数の一体型光学ブロックと1つまたは複数の光学チップとの間に配置された1つまたは複数のレンズアレイをさらに備えており、レンズアレイ内の複数のレンズは、一体型光学ブロックと光学チップとの間を通過する光の焦点を合わせるように構成されている。
【００５１】
適宜、コヒーレント光送信機および/またはコヒーレント光受信機は、複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップを備えており、一体型光学ブロックは、複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方へ光信号を発するとともに、複数の光送信機チップおよび/または光受信機チップの一方から信号を受信するようになされている。
【００５２】
適宜、コヒーレント光送信機および/またはコヒーレント光受信機は、単一のモノリシック構造を形成するようになされている複数の一体型光学ブロックを備える。
【００５３】
適宜、1つまたは複数の光学ブロックは、1つまたは複数の光学チップに出入りする光信号の向きを横切る向きから入力光信号を受信するように構成されている。
【００５４】
適宜、コヒーレント光送信機および/またはコヒーレント光受信機は、入力光信号を1つまたは複数の光学ブロックへ供給するように構成された1つまたは複数のチューナブルレーザをさらに備える。
【００５５】
第5の態様における本発明によれば、光信号のパワーをモニタするためのモニタであって、モニタされる光信号の光学的平面内に置くための誘電体層と、モニタされる光信号の光学的平面内に誘電体層があるときに、モニタされる光信号の光学的平面の外にあるように構成された検出器とを備えており、誘電体層は、モニタされる光信号の一部を検出器に偏向させるように構成されているモニタが提供される。
【００５６】
適宜、モニタは、誘電体層が第1のプリズムの面と第2のプリズムの面とを分離して界面を形成するようになされた第1のプリズムおよび第2のプリズムをさらに備える。
【００５７】
適宜、モニタはPINダイオードを備える。
【００５８】
第6の態様における本発明によれば、光信号の減衰を調整するための可変光減衰器であって、誘電体層に入射する光信号の一部を通し、光信号の残りの部分を反射するように構成された誘電領域と、通過する光信号の一部を変化させるように界面を変更するように構成された制御機構とを備える可変光減衰器が提供される。
【００５９】
適宜、可変光減衰器は、誘電領域によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムを備える。
【００６０】
適宜、誘電領域は、2つの光透過構成部品の間に間隙を備える。
【００６１】
適宜、間隙は、真空、空気、および誘電材料のうちの1つを含む。
【００６２】
適宜、制御機構の少なくとも一部は、その偏向によって界面を変更するように可変光減衰器の面に接続されており、制御機構は、熱的に制御されたバイメタルストリップ、および圧電素子のうちの1つを備える。
【００６３】
適宜、可変光減衰器は、光シャッタとして動作するように構成されている。
【００６４】
第7の態様における本発明によれば、1つまたは複数の光信号の向きを変更するためのアライメントトリマであって、第1の偏光を有する光を反射するとともに第1の偏光に対して直交する第2の偏光を有する光を通すように構成された誘電体層と、反射光信号がほぼ90度だけ回転された偏光を有するように光信号を反射するように構成された少なくとも1つの偏光回転ミラーとを備えており、少なくとも1つの偏光ミラーは、誘電体層から反射光信号を受信し、反射光信号の角度を変更するようになされているアライメントトリマが提供される。
【００６５】
適宜、アライメントトリマは、誘電体層によって分離された第1のプリズムおよび第2のプリズムをさらに備える。
【００６６】
適宜、アライメントトリマは、アライメントトリマの対向する面に第1の偏光回転ミラーおよび第2の偏光回転ミラーを備え、第1の偏光回転ミラーは、アライメントトリマに入って誘電体層から反射された第1の偏光を有する第1の光信号を受信し、第1の光信号を反射して、第1の偏光に対してほぼ直交する第2の偏光を有する第2の光信号を生成するように構成されており、それによって第2の光信号は、誘電体層を通過できるようになされており、第2の偏光回転ミラーは、第2の光信号を受信し、第2の光信号を反射して、第1の偏光を有する第3の光信号を生成するように構成されており、それによって第3の光信号は、誘電体層によって反射させられ、アライメントトリマから出るようになされており、第1の偏光回転ミラーおよび第2の偏光回転ミラーの一方または両方は、第3の光信号が、第1の光信号がアライメントトリマに入った角度とは異なる角度でアライメントトリマから出て行くように位置合わせされている。
【００６７】
適宜、少なくとも1つの偏光回転ミラーは、接着剤によって所定の位置に保持され、接着剤を硬化させる前に所望のアライメントに設定することができる。
【００６８】
適宜、少なくとも1つの偏光回転ミラーは、凹状または凸状反射面を備える。
【００６９】
適宜、アライメントトリマは、少なくとも1つの偏光回転ミラーとアライメントトリマの対応する面との間に光透過ブロックをさらに備える。
【００７０】
第8の態様における本発明によれば、1つまたは複数の光信号の向きを変更するためのアライメントトリマであって、第1の内部ファセットおよび第2の内部ファセットを備えた透過光学要素と、少なくとも1つのミラーとを備えており、アライメントトリマは、ミラーのアライメントによって決定された角度においてアライメントトリマから出力されるように、受信した光信号を第1の内部ファセットで、少なくとも1つのミラーおよび第2の内部ファセットで反射するように構成されているアライメントトリマが提供される。
【００７１】
適宜、少なくとも1つのミラーは、接着剤によって所定の位置に保持され、接着剤を硬化させる前に所望のアライメントに設定することができる。
【００７２】
適宜、少なくとも1つのミラーは、湾曲した反射面を備える。
【００７３】
適宜、アライメントトリマは、少なくとも1つのミラーとアライメントトリマの対応する表面との間に光透過ブロックをさらに備える。
【００７４】
本発明の例示的な実施形態は、以下の添付図面を参照して本明細書に開示されている。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】一体型光学ブロックの概略図である。
【図２】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図３】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図４ａ】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図４ｂ】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図５】光モニタの概略図である。
【図６】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図７】可変光減衰器の概略図である。
【図８】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図９】一体型光学ブロックの概略図である。
【図１０】コヒーレント光受信機の概略図である。
【図１１】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図１２ａ】アライメントトリマの概略図である。
【図１２ｂ】アライメントトリマの概略図である。
【図１３】アライメントトリマの概略図である。
【図１４】ピッチ変換ブロックの概略図である。
【図１５】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図１６】コヒーレント光送信機の概略図である。
【図１７】垂直にスタックした一体型光学ブロックの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００７６】
概して、本明細書中には、コヒーレント光送信機、受信機、および/または送受信機において使用するための一体型光学ブロックが開示されている。本明細書に使用されるとき、用語「一体型光学ブロック」は、各構成部品の面が単一の一体モノリシックブロックを形成するように接するようにともに配置された複数の光学部品を包含する。光学部品は、各構成部品の面が接して単一の一体ブロックを形成するようにともに配置されるように特に構成されている。これは、光学部品が互いに離れて配置されているディスクリートの光学配置とは異なる。
【００７７】
一般に、複数の光学部品は、一緒に結合されてモノリシックブロックになっている光透過ブロックと界面(例えば、誘電体)とから構成することができる。そのような構成は、組立体の残りに関係なく複数の構成部品が部分組立体として組み立てられることが可能であるとともに、接合面(または界面)が複数の光学部品間のアライメント精度を改善するために使用されることも可能にする。
【００７８】
一体型光学ブロックは、光学部品間の界面においておよび/またはブロックの面上にブロックに埋め込まれた膜および界面を備えることができる。界面は、一体型光学ブロックを通過する光ビームを処理するのに適切な角度で設定することができる。
【００７９】
本発明者らは、機能ブロックおよびレンズアレイの微小光学的製造の開発によってそのような構成部品がより厳しい公差まで製造されることがもたらされ、集積を可能にすることを理解している。これは、ディスクリートの機能要素が高レベルの機能ブロックに統合されることを可能にするために利用することができる。
【００８０】
製造公差による何らかの残っている位置合わせ不良は、同じ一体型光学ブロックに組み込むことができる新規なアライメント補正構造を組み込むことによって緩和することができることも本発明者らは理解している。
【００８１】
さらに、本発明者らは、光学部品内の光信号の制御およびモニタリングが光学的平面の外で行うことができることを理解していた。
【００８２】
一体型光学ブロックの使用、ならびに/または面外の制御、モニタリング、およびトリミングは、他の光学機能と一体化したPLCなどの光学チップを備えた製造デバイスのアライメント時間および費用における利点をもたらす。面外のモニタリング、トリミング、および可変光減衰は、複数の一体型光学ブロックを接することによって製品レベルにおける効率的な拡張性を可能にする。
【００８３】
本明細書中には、光学チップの同じ側から入出力を行う光学部品が開示されている。片面のチップの使用によって、チップの一方の側だけが位置合わせされることが必要とされるのでより単純でより安価な製造が可能になり、さらにそれはよりコンパクトなモジュール全体の設計を可能にする。
【００８４】
光送信機チップ、受信機チップ、または送受信機チップなどの光学チップと位置合わせされたときに複数の光学機能を実現する一体型またはモノリシック光学ブロックが、本明細書中に開示されている。単純で安価な光学アライメントを光学チップおよび出力ポートまたはファイバに与えるそのような一体型またはモノリシック光学ブロックも、本明細書中に開示されている。開示した方法および機器のさらなる利点は、複数のチップおよび多機能チップを便利にともに位置合わせし、ひとまとめにできることである。
【００８５】
図1は、コヒーレント光送信機において使用するための一体型光学ブロック100を示す。光学ブロック100は、ガラスを含んで製造できる複数の光透過ブロックで構成される。光透過ブロックは、外部からモノリシックに見える構造を形成するようにともに配置される。一体型光学ブロックを形成する光透過ブロック間に1つまたは複数の空隙が存在することができる。そのような空隙は、そこを通る光の透過に影響を及ぼすようになされた界面を形成することができる。
【００８６】
一体型光学ブロック100は、ビームスプリッタ102と、偏波コンバイナ104と、偏光回転子106とを備える。ビームスプリッタ102は、入力光信号を受信し、その信号の一部が通過し、LO信号として出力のために一部を反射することを可能にするように構成されたプリズムとすることができる。ビームスプリッタ102を通過する入力光信号の一部は、偏波コンバイナ104も通過し、(図2に示された)光送信機チップにおいて使用するために出力される。
【００８７】
偏波コンバイナ104は、光送信機チップから空間的に分離されている変調された光信号を受信するように構成されている。偏波コンバイナ104は、コヒーレント送信機のための出力信号を形成するように空間的に分離されている変調された光信号を合成するようにさらに構成されている。
【００８８】
偏光回転子106は、変調された光信号の1つの偏光をほぼ90度だけ回転させるように構成されている。偏光回転子106は、偏波コンバイナ104の外面に接する。偏光回転子106は、半波長板とすることができる。ビームスプリッタ102の面は、偏波コンバイナ104の面に接する。界面105は誘電領域を備え、誘電領域は真空、空隙、または誘電材料のスタックを含むことができる。界面105は、ビームスプリッタ102の一部を形成することができる。加えて、プリズム107は、偏波コンバイナ104の面に結合されている。第2の界面109は誘電領域を備え、誘電領域は真空、空隙、または誘電材料のスタックを含むことができる。第2の界面109は、プリズム107の一部を形成することができる。
【００８９】
したがって、光学ブロック100の各要素は、それらが一体化されるようにともに配置される。光学ブロック100の各要素は、関心の波長にわたって透過性の市販のUV活性ポリマーなどの光学的透過性の結合剤によってともに保持することができる。
【００９０】
図2は、コヒーレント送信機装置における光学ブロック100を示す。コヒーレント送信機も、入出力ファイバアレイ200と、入出力マイクロレンズアレイ202と、送信機マイクロレンズアレイ204と、光送信機チップ206とを備える。図2は、互いに隣接して配置された2つのコヒーレント送信機を示す。第2のコヒーレント送信機は、第1のコヒーレント送信機の特徴と同様の特徴を有し、したがってここでは詳細に述べられていない。
【００９１】
マイクロレンズアレイ202、204は、アレイ状に配置されるとともに一定のピッチを有する複数のマイクロレンズを備える。ピッチは、例えば、250マイクロメートルであり得る。図2の構成では、各マイクロレンズアレイ202、204は、一体型光学ブロック100に出入りする光信号の焦点を合わせるように構成された3つのマイクロレンズを有する。
【００９２】
光送信機チップ206は、信号入力ポート208と、水平および垂直出力ポート210、212とを備える。入力ポート208は、入力光信号を分割して二等分し、光送信機チップ206を通じて反射して戻すように構成されたリターンまたは反射デバイス214と光通信している。リターンまたは反射デバイス214は、2つのマッハツエンダ(MZ)変調器216a、216bと光通信し、MZ変調器216a、216bは、水平出力ポート210および垂直出力ポート212の一方とそれぞれ光通信している。光送信機チップは、光送信機チップ内の光信号のパワーをモニタするための1つまたは複数のモニタを備えることもできる。
【００９３】
図2は、一体型光学ブロック100を通る光の経路を示しており、光の経路は、破線によって表されている。その源としてチューナブルレーザを有することができるとともに水平(HまたはTE)偏光されているレーザ入力光信号Lzは、入出力ファイバアレイ200と入出力マイクロレンズアレイとを通過する。レーザ入力光信号は、ビームスプリッタ102によって受信され、第1の入力ビーム218および第2の入力ビーム220に分割される。第1の入力光信号218および第2の入力光信号220はそれぞれ、レーザ入力光信号の一部を表す。例示的な機器では、第2の入力光信号は、第1の入力光信号の半分の光パワー(または3dB)を有することができる。
【００９４】
第1の入力光信号218は、ビームスプリッタ102と偏波コンバイナ104とを通過し、送信機レンズアレイ204に入り、信号入力ポート208に焦点が合わされる。第2の入力光信号220は、ビームスプリッタによって反射され、LO信号として使用するためにコヒーレント送信機の外に向けられる。したがって、第2の入力光信号は、同じ波長において動作する局部受信機のために入出力レンズアレイ202と入出力ファイバアレイ200とを通じてLO出力ポートへ向けて戻される。
【００９５】
第1の入力光信号218は、光送信機チップ206の(中央の導波管であり得る)導波管の中に投光され、この導波管を通じて第1の入力光信号218は、リターンまたはリフレクタデバイス214へ伝搬する。適宜、第1の入力光信号218のパワーは、チップ206上のモニタによってモニタすることができる。第1の入力光信号218は、ほぼ50:50をHチャンネルとVチャンネルとに分割し、それによって各MZ変調器216a、216bは、チューナブルレーザ光のビームを受信する。
【００９６】
光送信機チップ206は、リン化インジウム(InP)チップとすることができる。チップ上の適宜の特徴は、半導体光増幅器(SOA:semiconductor optical amplifier)と、ビームスプリッタと、可変光減衰器とを含む。
【００９７】
HおよびVチャンネル入力光信号はMZ変調器216a、216bによって変調され、変調されたHおよびV光信号はHおよびV出力ポート210、212へ送信され、送信機レンズアレイ204を通じて光学ブロック100の中へ送られる。適宜、光送信機チップ上のモニタは、変調HおよびVチャンネルの変調された光信号のパワーをモニタすることができる。
【００９８】
Hチャンネルの変調された光信号222は、偏波コンバイナ104によって受信され、偏波コンバイナ104、入出力レンズアレイ、および入出力ファイバアレイ200を通じて信号出力ポートSoutへ直接送られる。Vチャンネルの変調された光信号224は、偏光回転子206によって受信され、その偏光を90度だけ回転させて、垂直偏光(VまたはTM)になる。Vチャンネルの変調された光信号224は、偏波コンバイナ104の外側ファセットから反射され、Hチャンネルの変調された光信号222と合成され、信号出力ポートSoutへ送られる。
【００９９】
光信号218、222、224は、間隔を等しく離して配置することができ、この間隔は、約250マイクロメートル、またはある複数の一定間隔である。適宜、光信号218、222、224は、送信機マイクロレンズ204を用いてチップ導波管ファセットに焦点が合わされ、これらのレンズは、所与のピッチ(例えば、250マイクロメートル)のアレイの形態であり得る。光信号218、222、224は、入出力マイクロレンズ202のアレイによって入出力ファイバアレイ200のファイバに焦点を合わせることができる。マイクロレンズ202、204は、シリコン、ガラス、または他の適切なウェハスケールプロセス材料で作製することができる。
【０１００】
図3は、チューナブルレーザ入力信号Lzがコヒーレント送信機の片側から供給できる代替の構成を示す。この構成は、例えば、チューナブルレーザがコヒーレント送信機として同じパッケージ内に含まれる場合に使用され得る。複数のチューナブルレーザ300、302は、チューナブルレーザ入力信号を第1および第2のビームスプリッタ100a、100bへ供給するためにアレイ状に設けることができる。上述したように、各ビームスプリッタ100a、100bは、レーザ300a、300bの一方から片側からの光を受信し、各レーザ入力信号の一部を送信機へ送信し、LO出力ビームとして一部を反射するようになされている。
【０１０１】
光学ブロック100a、100bは、クロストークまたは干渉なしで同じ平面内でレーザ300a、300bの一方からレーザ入力信号を受信することができるようになされ得る。図3の例示的な構成では、これは、光学ブロック100bの1つに導入された1つまたは複数のステッピングまたはスペーサブロック302を導入することによって与えられる。代替として、光学ブロック100a、100bは、垂直平面または水平平面のいずれかに互い違いにまたは階段状にすることができる。この場合、マイクロレンズアレイは、前述のように使用することができるが、図3に示されるように、出力アレイ中の1つのレンズは、未使用のままである。
【０１０２】
図4aは、一体型光学ブロック100を備えたコヒーレント光送信機装置を示す。一体型光学的ブロック100は、複数のモニタ400、402、404も備える。したがって、モニタは、光送信機チップ406から取り除くことができ、一体型光学ブロック100の一部として含まれる。図4aのコヒーレント送信機の残りの特徴は、図1のものと同様であり、やはり詳細には述べられていない。
【０１０３】
モニタ400、402、404は、光学ブロック100の光学的平面の外にあることができる。図4aにおいて、光学的平面は、図面の平面と一致しており、図面に出入りする向きは、光学的平面の外にあると考えられる。根本的に、光学的平面の外にあるという特徴に関しては、それが、光信号が光学ブロック100を横切るときに光信号の経路内にないはずである。
【０１０４】
図4aは、光学的な光学ブロックの一部を入出力側に形成するモニタを示す。しかしながら、図4bに示されるように、モニタは、光学ブロックの一部を光学チップ側に形成することもできる。加えて、入出力およびチップ側モニタリングの様々な組合せが使用されてもよい。
【０１０５】
モニタの詳細図が図5に示されている。モニタは、2つの直角三角形プリズム500、502と、誘電体層504とを備える。プリズム500、502は、第1のプリズム500の面が、誘電領域504によって第2のプリズム502の対応する表面から分離されているようになされている。モニタ検出器506は、プリズム装置の上に存在する。モニタ検出器506は、プリズム装置に対して一定の向きを有することができるとともに、例えば、エポキシ樹脂などの結合剤によって所定の位置に保持することができる。モニタ検出器506は、光信号を電気信号に変換するように構成されており、この電気信号は、電気接点508、510から読むことができる。入射光信号512は、誘電体層504において分割され、入射光信号512の一部を表す垂直光信号514を生じさせる。この一部は、例えば、入射光信号のおよそ1%であり得る。垂直光信号514は、入射信号512のパワーレベルをモニタするためにモニタ検出器506に入射する。モニタ検出器506の配置は、入射信号512がモニタされ、デバイスの光学的平面の外で測定されることを可能にする。
【０１０６】
モニタ検出器506は、InGaAsまたは類似する半導体材料を用いて製造することができる。モニタ検出器506は、PCB上へ予め取り付けることができ、アライメントに対して比較的敏感でないものであり得る。そのようなモニタデバイスは、できる限り垂直光信号を集めるとともにクロストークを最小にするために穴およびビームストップを用いて作製することができる。モニタ検出器506は、小さい穴を備えた高速PINダイオードとすることができる。垂直光信号514は、マイクロレンズを用いてモニタ検出器506に焦点を合わせることができる。
【０１０７】
モニタ400、402、404は、一体型光学ブロック100の一部を形成する単一部分に製造することができる。したがって、図4の一体型光学ブロック100は、偏光回転、偏光ビーム合成、光搬送波ビーム分割、および面外パワーモニタリングを可能にする。
【０１０８】
例示的な方法および機器では、検出器エリアは、アライメントのためにビームの位置を決定するために特定の幾何学的形状に複数のセグメントまたは分離したエリアを備えることができる。これは、パワー測定能力を損なわない。
【０１０９】
図6は、可変光減衰器(VOA)500または光シャッタをさらに備えた光学ブロック100を備える光コヒーレント送信機を示す。図6は、一体型光学ブロックの一部を形成する複数のモニタを示すが、これらは本実施形態において任意である。図6のコヒーレント送信機の残りの特徴は、上述したものと同様であり、やはり詳細には延べられない。
【０１１０】
図7には、VOAの詳細図が示されている。一般に、VOAは、パワー測定によって閉ループ制御において動作することができる。本明細書中に開示されたように、パワー測定値は、1つまたは複数のモニタによって取得することができる。VOAは、互いに隣接して取り付けるとともに界面704を形成する誘電領域によって分離された2つの直角三角形プリズム700、702から構成されている。誘電領域は、真空、空隙、または誘電材料を含むことができる。入射光信号706は、界面704に衝突し、2つの光信号708、710に可変的に分割される。第1の光信号708はVOAを通過し、第2の光信号710は、何らかのやり方で、反射され、吸収または処分される。このようにして、第1の光信号708は、入射光信号706の減衰されたバージョンである。例示的なVOAでは、界面704において、減衰される光の波長程度に、プリズム700、702の間で、正確で可変的な間隙が存在し、その厚さは、透過または反射される光の一部を決定する。
【０１１１】
制御機構712は、反射および吸収される710入射光信号706の量の一部を制御するように構成されている。制御機構712は、熱的に制御されたバイメタルストリップまたは圧電アクチュエータなどの偏向可能なストリップであり得る。これは、界面704における空間、したがって光学的平面から偏向される光の一部の精密な制御を可能にする。例示的な光送信機および/または光受信機では、デバイス自体は、プリズム700、702は光学的平面内にあり、制御機構712および偏光された光の吸収領域は光学的平面の外にあるように空間内に配置される。しかしながら、他の例示的な光送信機および/または光受信機では、部分的に反射された光が光学的平面内の別のプリズムまたはブロックへ偏向されることに利点があり得る。
【０１１２】
適宜、VOAは、界面704の面間の粒子の進入を防ぐために密閉封止されてもよい。好ましくは、界面704は、界面704の縁部に配置された可撓性の膜によって封止されてもよい。そのような封止は、コントローラ712によって要求される動きを可能にするのに十分可撓性であり、界面表面の汚染を防ぐ。例示的な方法および機器では、様々なタイプの光シャッタが、VOAの代わりに使用できる。
【０１１３】
光シャッタは、本明細書に記載のVOAの拡張であり得る。シャッタ作用は、特定の限界、例えば-60dB未満の減衰として定義することができる。本明細書に記載のデバイスがこれをするには、誘電領域を必要とし、この場合には、プリズム面間の間隙が約3ミクロンよりも大きい。
【０１１４】
図8は、2つの光送信機チップ800a、800bのために一定のピッチのマイクロレンズアレイを利用するコヒーレント光送信機を示す。図8の例示的な構成では、第1の一体型光学ブロック100aおよび第2の一体型光学ブロック100bは、互いに隣接して配置される。この配置は、モニタ400a、402a、404a、400b、402b、404bによって示される面外モニタリングのために可能にされている。加えて、マイクロレンズアレイ202、204は、連続的なピッチを有することが見られ、このピッチは、例えば、250マイクロメートルであり得る。コヒーレント光送信機は、上述したように1つまたは複数のVOAを含むことができる。図8の機器の特徴の残りは、上述したものと同様であり、やはり詳細には述べられていない。光学チップの一方が受信機である、または光学チップの両方が受信機である同様の構成が使用されてもよいことに留意されたい。
【０１１５】
図8に示された構成は、多機能光学部品がより小さいスケールで設けられ得るよりスケーラブルな構成である。この構成は、3つ以上の光学チップ(図8の例示的な構成要素における光送信機チップ)を備えるように拡張することができる。
【０１１６】
図9は、コヒーレント光受信機において使用するための一体型光学ブロック900を示す。光学ブロック900は、偏光スプリッタ902と偏光回転子904とを備える。偏光回転子904は、変調された光信号の偏光をほぼ90度だけ回転させるように構成されている。偏光回転子904は、偏波コンバイナ902の外面に接する。偏光回転子904は、半波長板とすることができる。
【０１１７】
図10は、一体型光学ブロック900を備えたコヒーレント光受信機の構成を示す。コヒーレント光受信機は、入力ファイバアレイ1000と、入力マイクロレンズアレイ1002とをさらに備える。入力ファイバアレイは、信号入力ポートSinと、LO入力ポートLOinとを備える。例えば、受信機および送信機が送受信機の一部を形成する場合、LO信号は、近くのコヒーレント光送信機によって供給することができる。入力マイクロレンズアレイ1002は、信号入力ポートおよびLO入力ポートから光信号を受信し、光信号の焦点を光学ブロック900に合わせるように構成されている。コヒーレント光受信機は、受信機マイクロレンズアレイ1004と光受信機チップ1006とをさらに備える。受信機マイクロレンズアレイ1004は、光学ブロック900から光信号を受信し、光信号の焦点を受信機チップ1006に合わせるように構成されている。
【０１１８】
光受信機チップ1006は、LO入力ポート1008と、Hチャンネル入力ポート1010と、Vチャンネル入力ポート1012とを備える。HおよびVチャンネル入力ポート1010、1012は、HおよびVチャンネル復調器1014、1016と光通信しており、HおよびVチャンネル復調器1014、1016はともに、受信信号とLO入力とを合成して等しいパワーの4つの出力を検出器1018へ与えるように構成された90度の光ハイブリッド位相ミキサであり得る。LO入力ポート1008は、スプリッタを介してHチャンネルハイブリッドミキサ1014とVチャンネルハイブリッドミキサ1016の両方と光通信している。HおよびVチャンネルハイブリッドミキサは、複数の検出器1018と光通信している。
【０１１９】
適宜、コヒーレント光受信機は、モニタ1020、1022をさらに備え、モニタ1020、1022は、図5を参照して上述したモニタと同じであり得る。
【０１２０】
図10は、一体型光学ブロック900を通る光の経路を示しており、光の経路は、破線によって表されている。入力変調された光信号1024は、入力ファイバアレイ1000によって受信され、マイクロレンズアレイ1002によって送信される。次いで、入力変調された光信号1024は、偏光スプリッタ902によって受信される。偏光スプリッタは、変調された入力光信号をそのH偏光成分1026とV偏光成分1028に分割する。H偏光成分1026は偏光スプリッタ902を通過させられ、V成分1028は偏光回転子904に向けて反射され、90度だけ回転させられる。
【０１２１】
2つの結果として得られたH偏光変調された光信号は、受信機レンズアレイ1004によって送信され、H入力ポート1010およびV入力ポート1012にそれぞれ焦点が合わされる。変調された光信号は、ハイブリッド位相ミキサ1014、1016においてLO信号と混合され、出力は、チップ1006上の平衡検出器1018において検出される。
【０１２２】
コヒーレント受信機は、搬送波周波数におけるまたは搬送波周波数近くにおけるLOの入力を必要とする。これは、上述したようにチューナブルレーザによって与えられ、LO入力ポートにおいて受信機に接続される。上述した送信機装置と同様に、マイクロレンズアレイは、便利なことに、ファイバおよびチップからのビームの焦点をブロックに合わせ、ブロックからのビームの焦点をファイバおよびチップファセットに合わせるように用いることができる。そのようなマイクロレンズアレイは、標準的なピッチ(例えば、250マイクロメートル)を有することができるが、他の構成も可能である。
【０１２３】
光学ブロック900にあるモニタ1020、1022は、LOおよび変調された入力光信号1024をモニタするように構成されている。モニタ1020、1022は、単一部品として製造することができる。さらに、モニタ1020、1022、偏光スプリッタ902、および偏光回転子904は、アライメントおよび製造を助けるために単一ユニットとして製造される。
【０１２４】
光学部品を単一のマイクロ光学ブロック100、900に一体化する2つの利点は、コヒーレント送信機、受信機、または送受信機のサイズの減少と、モジュール構築中のアライメント時間のかなりの減少とを含む。それにもかかわらず、あるアライメントまたは少なくともアライメントのトリミングは、マイクロ光学ブロックと光学チップとの間、およびマイクロ光学ブロックと入出力ファイバアレイとの間の挿入損失を減少させるために必要であり得る。このために、本明細書中に開示された光学ブロックは、アライメントトリマを備えることができる。
【０１２５】
図11に示されるように、アライメントトリマ1100は、光学ブロックの一体部品として構築することができる。アライメントは、光学ブロックにおいてビームごとであってもよく、または全てのビームについてであってもよい。適宜、アライメントトリマは、光学ブロックの一光学的縁部に沿ってあってもよいが、例示的な機器においては、光学ブロックの両側にアライメントトリマがあってもよい。
【０１２６】
図12aは、アライメントトリマ1100またはビームステア装置の図を示す。アライメントトリマ1100は、第1の直角三角形プリズム1102と第2の直角三角形プリズム1104とを備える。第1のプリズム1102および第2のプリズム1104の斜辺面は、互いに面して配置されるとともに界面1106において誘電材料によって分離されている。界面1106は、第1の偏光を有する光を反射するとともに第1の偏光に対して直交する第2の偏光を有する光を通すように構成されている。第1の偏光回転ミラー1108は、界面1106によって反射された光信号を受信するために、アライメントトリマ1100の面に位置する。偏光回転ミラー1108は、4分の1波長板などの偏光回転子1109と、反射面1111とを備えることができる。第2の偏光回転ミラー1110は、第1の偏光回転ミラー1108に対向するアライメントトリマ1100の面に位置する。偏光ミラー1108と同様に、偏光回転ミラー1110は、4分の1波長板などの偏光回転子と、反射面とを備えることができる。第1の偏光回転ミラー1108および第2の偏光回転ミラー1110は、典型的には外面上の金属化コーティング1112からなるミラーを備えたガラス(または他の材料)のスラブを備えることができる。アライメントトリマ1100は、2hの経路長の延長を与えるものである高さhの上ガラスブロック1114を組み込むことによって光路長補正を組み込むこともできる。これは、図12aに示されているが、任意である。
【０１２７】
第2の偏光回転ミラー1110は、接着樹脂などの接着剤によってガラスブロック1114に結合されている。第2の偏光回転ミラー1110は、例えば、プリズム1102、1104に対するミラー1110の角度を手動で調整することによって、または接着剤を硬化させる前に最小損失の出射角を設置するように機械にかけることによって、位置合わせされるように構成されている。第2の偏光ミラー1110の整合状態が実現されると、接着剤を硬化させてアライメントを固定する。この場合、硬化させられた接着剤の厚さは、第2のミラー1110と上プリズム1102との間の界面を横切って変わり得る。
【０１２８】
図12aには、破線矢印によってアライメントトリマ1100を通じての光信号の光路が示されている。偏光された(例えば、TE)光は、左からアライメントトリマ1100に入る。ビームは、界面1106に入射しており、第1の偏光回転ミラー1108に向けて90度反射されている。再び、反射光信号は、下プリズム1104の基部にある第1の偏光ミラー1108によって反射される。この反射は、偏光を90度だけ変化させ、そしてこの光は、界面1106を横断し、上プリズム1102の上面から出て、アライメント調整された第2の偏光ミラー1110に入射する。第2のミラー1110から反射された光信号は、再び90度だけ偏光が回転させられ(例えば、TEに戻り)、界面1106において反射されてTE偏光光として右へ出て行く。
【０１２９】
図12aに見ることができるように、第2の偏光回転ミラー1110からの反射角は、垂直ではなく、第2のミラー1110のアライメントによって変更されている。したがって、反射光信号1116は、より浅い角度で界面1106に入射し、したがって光信号1118がアライメントトリマ1100から出る角度は、光がアライメントトリマ1100に入った角度とは異なる。
【０１３０】
図12bに示された代替のアライメントトリマ1200では、第2の偏光回転ミラーは、4分の1波長板などの偏光回転子と、凸状または凹状反射面1212とを備える。アライメントトリマ1200の残りの特徴は、上述したものと同様であり、やはり詳細には述べられていない。
【０１３１】
アライメントトリマ1100と同様に、凸状または凹状反射面1212は、接着剤層の上に設定されるが、この場合には、接着剤は、厚さがほぼ均一のままであり得る。トリミングは、上キャップとプリズムブロックとの間の界面の平面内の凸状または凹状反射面1212の位置を調整することによって実現される。これは、ドームの異なるエリアを光信号にさらし、光信号は、ビームに対して光軸をずらし、それによって反射角を変更する。所望のトリミング位置が実現されてしまうと、樹脂が硬化される。この構成の利点は、トリムの角度が、硬化または経年変化中に樹脂の縮小または反りによる影響を受けにくく、補正感度は設計によって変わり得ることである。
【０１３２】
図13は、入射光信号の垂直偏向が偏向器/反射器ブロック1302によって実現されるさらなるアライメントトリマ1300を示す。アライメントトリマ1300は、偏向器/反射器ブロック1302の上面に配置されたミラー1304をさらに備える。上述したアライメントトリマ1100、1200と同様に、ミラー1304は、凸状または凹状反射面または平坦反射面を備えることができ、ミラー1304のアライメント後に硬化される接着剤層上に設定される。偏向器/反射器ブロック1302は、内部反射ファセット1306、1308を備える。第1の内部反射ファセット1306は、入射光信号をミラー1304に向けて反射するようになされ、第2の内部反射ファセットは、アライメントトリマ1300の外でミラー1304から受信した光信号を反射するようになされている。アライメントトリマ1100、1200と同様に、ミラー1304のアライメントは、アライメントトリマ1300からの光信号の出口角度を決定する。アライメントトリマ1300を通じての光信号の経路は、図13に示されている。
【０１３３】
同様の構成において、面ビームから依存した偏光は、修正および制御することができる。VOAの機能は、例えば、液晶セルを用いて実現することができ、この機能をモニタリングおよびトリミングと組み合わせる構造が使用され得る。
【０１３４】
製造上の理由で、ならびに標準化および相互運用性の理由で、ファイバコネクタ間、および光学チップ上のポートまたは光ファセット間に設定されたおよび規則的な間隔を有することがしばしば望ましい。標準的なピッチを有するレンズアレイまたはマイクロレンズなどの構成部品が製造され、市販の寸法の既成の構成部品を使用することがしばしば経済的である。
【０１３５】
本明細書中に開示された方法および機器の一例は、光学チップと光学ブロックとの間ならびに/または光学ブロックと光ファイバコネクタ/ファイバアレイとの間にレンズが使用される場合である。図14に示されるように、光学部品の特徴をレンズアレイと位置合わせするためのピッチ変換は、ピッチ変換ブロック1400を備えた光学ブロックを用いて達成することができる。ピッチ変換ブロック1400は、光信号を反射するように構成された対向するほぼ平行な面1404、1406を備えたほぼ偏菱形透過要素1402を備える。透過要素を通過する光は、図14に矢印によって示されている。
【０１３６】
透過要素1402は、ピッチ変換ブロック1400に入る光が面1404、1406から反射し、同じ方向にしかしオフセットされてピッチ変換ブロック1400から出て行くようになされている。
【０１３７】
ピッチ変換ブロック1400はミラー1408の光学的特徴を備え、ミラー1408は入力ビームに対しての出力ビームの角度を調整するように構成されている。ミラー1408は、平坦であり、異なる角度で光信号を偏向するようにある角度で面1406に結合され得る。代替として、図14に見られるように、ミラー1408は、凹状または凸状いずれかの反射面を有する湾曲したミラーであり得る。
【０１３８】
図15は、(代替として一体型光学ブロックがコヒーレント受信機または送受信機に組み込まれてもよいが)コヒーレント送信機の部品として実装された複数のアライメントトリマ1500を備えた一体型光学ブロックを示す。
【０１３９】
図15に示されるように、1つまたは複数のピッチ変換ブロックは、ビームスプリッタまたはコンバイナの光学ブロック1500に組み込むことができる。図15に示されたピッチ変換ブロックは、図14に示されたものとは異なるが、図14のピッチ変換ブロック1400は、図示されたものと同様に、一体型光学ブロック1500に実装することができる。レンズアレイを使用するとき、一方の側が例えば250マイクロメートルのピッチが他方の側で500マイクロメートルと2倍にされており、500マイクロメートル側のレンズアレイは異なるピッチで50%冗長なレンズおよびファイバアレイブロックを有することができることが適切であり得る。他の同様の構成は、開示された方法および機器の一部を形成する。4分の1波長板がビームスプリッタブロックとピッチ変換用ブロックとの間に挟まれ得るが、ブロックの表面上に、およびこの場合にはピッチ変換用ブロックの面上に、4分の1波長板を配置することが好ましいものであり得る。
【０１４０】
他の例示的な機器では、(ビームピッチ調節を有するまたは有さない)光学ブロックは、出力ビームが光学チップを横切るビームに対して直交するように90度回転を与えることができる。そのような例示的な機器は、同一平面上に取り付けられた2つの光学チップを有する一例について図16に示されている。光学チップは、2つ以上の送信機/変調器または受信機を収容することができる。図示されていないある例示的な機器では、チップを横切るビームと出力ビームの角度関係は、90度以外の角度であってもよい。
【０１４１】
なおさらに例示的な機器(図示せず)では、複数の光学チップが、ステップで取り付けられてもよく、したがって、あるチップのための光ビームが他のものに対して平行な平面内にあることを可能にする。同様に、一体型光学ブロックは、図17に示されるように、根本的な要求によって必要とされる限り、平面間を移るビームを用いて垂直平面内にスタックされてもよい。そのような例示的な機器は、行列状に配置されたマルチチップパッケージへの出力および入力の光ビームを可能にする。
【０１４２】
当業者は、特許請求の範囲から逸脱することなく代替の実施形態を思い浮かべることができるであろう。
【符号の説明】
【０１４３】
100  一体型光学ブロック、光学ブロック、マイクロ光学ブロック
100a  第1のビームスプリッタ、ビームスプリッタ、光学ブロック、第1の一体型光学ブロック
100b  第2のビームスプリッタ、ビームスプリッタ、光学ブロック、第2の一体型光学ブロック
102  ビームスプリッタ
104  偏波コンバイナ
105  界面
106  偏光回転子
107  プリズム
109  第2の界面
200  入出力ファイバアレイ
202  入出力マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイ、入出力レンズアレイ、入出力マイクロレンズ、マイクロレンズ
204  送信機マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイ、送信機レンズアレイ、送信機マイクロレンズ、マイクロレンズ
206  光送信機チップ、チップ、偏光回転子
208  信号入力ポート、入力ポート
210  水平出力ポート、H出力ポート
212  垂直出力ポート、V出力ポート
214  リターンまたは反射デバイス
216a  マッハツエンダ(MZ)変調器、MZ変調器
216b  マッハツエンダ(MZ)変調器、MZ変調器
218  第1の入力ビーム、第1の入力光信号、光信号
220  第2の入力ビーム、第2の入力光信号、光信号
222  Hチャンネルの変調された光信号、光信号
224  Vチャンネルの変調された光信号、光信号
300  複数のチューナブルレーザ
300a  レーザ
300b  レーザ
302  複数のチューナブルレーザ
400  モニタ
400a  モニタ
400b  モニタ
402  モニタ
402a  モニタ
402b  モニタ
404  モニタ
404a  モニタ
404b  モニタ
406  光送信機チップ
500  直角三角形プリズム、プリズム、第1のプリズム、可変光減衰器(VOA)
502  直角三角形プリズム、プリズム、第2のプリズム
504  誘電体層、誘電領域
506  モニタ検出器
508  電気接点
510  電気接点
512  入射光信号、入射信号
514  垂直光信号
700  直角三角形プリズム、プリズム
702  直角三角形プリズム、プリズム
704  界面
706  入射光信号
708  光信号、第1の光信号
710  光信号、第2の光信号
712  制御機構、コントローラ
800a  光送信機チップ
800b  光送信機チップ
900  一体型光学ブロック、光学ブロック、マイクロ光学ブロック
902  偏光スプリッタ、偏波コンバイナ
904  偏光回転子
1000  入力ファイバアレイ
1002  入力マイクロレンズアレイ、マイクロレンズアレイ
1004  受信機マイクロレンズアレイ、受信機レンズアレイ
1006  光受信機チップ、受信機チップ、チップ
1008  LO入力ポート
1010  Hチャンネル入力ポート、H入力ポート
1012  Vチャンネル入力ポート、V入力ポート
1014  Hチャンネル復調器、Hチャンネルハイブリッドミキサ、ハイブリッド位相ミキサ
1016  Vチャンネル復調器、Vチャンネルハイブリッドミキサ、ハイブリッド位相ミキサ
1018  検出器
1020  モニタ
1022  モニタ
1024  入力変調された光信号、変調された入力光信号
1026  H偏光成分
1028  V偏光成分、V成分
1100  アライメントトリマ
1102  第1の直角三角形プリズム、第1のプリズム、プリズム、上プリズム
1104  第2の直角三角形プリズム、第2のプリズム、プリズム、下プリズム
1106  界面
1108  第1の偏光回転ミラー、偏光回転ミラー、第1の偏光ミラー
1109  偏光回転子
1110  第2の偏光回転ミラー、偏光回転ミラー、ミラー、第2のミラー、第2の偏光ミラー
1111  反射面
1112  金属化コーティング
1114  上ガラスブロック、ガラスブロック
1116  反射光信号
1118  光信号
1200  代替のアライメントトリマ、アライメントトリマ
1212  凸状または凹状反射面
1300  アライメントトリマ
1302  偏向器/反射器ブロック
1304  ミラー
1306  内部反射ファセット、第1の内部反射ファセット
1308  内部反射ファセット
1400  ピッチ変換ブロック
1402  ほぼ偏菱形透過要素、透過要素
1404  対向するほぼ平行な面、面
1406  対向するほぼ平行な面、面
1408  ミラー
1500  アライメントトリマ、光学ブロック、一体型光学ブロック
【図１】
0006461206.tif 000002
【図２】
0006461206.tif 000003
【図３】
0006461206.tif 000004
【図４ａ】
0006461206.tif 000005
【図４ｂ】
0006461206.tif 000006
【図５】
0006461206.tif 000007
【図６】
0006461206.tif 000008
【図７】
0006461206.tif 000009
【図８】
0006461206.tif 000010
【図９】
0006461206.tif 000011
【図１０】
0006461206.tif 000012
【図１１】
0006461206.tif 000013
【図１２ａ】
0006461206.tif 000014
【図１２ｂ】
0006461206.tif 000015
【図１３】
0006461206.tif 000016
【図１４】
0006461206.tif 000017
【図１５】
0006461206.tif 000018
【図１６】
0006461206.tif 000019
【図１７】
0006461206.tif 000020