(57)【要約】【課題】良好な特性を安価に得ることができる光送受信モジュール及び光送受信モジュールを用いた光伝送装置並びに光伝送システムを提供する。【解決手段】光送受信モジュールにおいて、Ｇ（ギガ）ｂｐｓ以上の高速な光通信に対応すべく、発光素子１が内蔵されているパッケージ６の外部に、光学フィルタ３と受光素子２から構成される受光素子部を設けたことにより、光クロストークと電気クロストークを改善する。また、パッケージと受光素子部とは、光ファイバ８により光学的に接続し、受信部と送信部の光学的距離又は単なる距離若しくはその両方を長くすることで更に光クロストーク又は電気クロストーク若しくはその両方を改善するとともに、光学フィルタ及び受光素子から構成される受光素子部の基板上への配置の自由度を増す。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と受光素子と光学フィルタを有する光送受信モジュールにおいて、前記発光素子が内蔵されているパッケージの外部に、前記光学フィルタと前記受光素子から構成される受光素子部を設けたことを特徴とする光送受信モジュール。
【請求項２】
前記パッケージと前記受光素子部とは、光ファイバにより光学的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の光送受信モジュール。
【請求項３】
前記パッケージに対し、前記受光素子部を内蔵するパッケージを別に備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光送受信モジュール。
【請求項４】
前記受光素子部として、前記光学フィルタを有するフェルールを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項５】
前記受光素子部として、前記光学フィルタを有するガラスブロックを用いたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項６】
前記パッケージとして、前記発光素子のベアチップと光導波路とＶ溝基板を金属若しくは樹脂によりパッケージ化したものを用いることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項７】
前記パッケージとして、ＣＡＮパッケージを用いたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の光送受信モジュール。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の光送受信モジュールを用いることを特徴とする光伝送装置。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか１つに記載の光送受信モジュールを用いることを特徴とした光伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野における光送受信モジュールと、その光送受信モジュールを用いた光伝送装置並びに光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１本の光ファイバを用いて上りと下りの光双方向伝送を異なる波長λ１、λ２で実現する光通信方式の開発が進められているが、かかる方式の光送受信モジュールには、発光素子と受光素子と波長分離と合波機能部品などを集積化する技術が必要である。
【０００３】
従来の光双方向モジュールでは、受信波長λ２の信号を送信波長λ１と分離するために、光導波路と波長多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）フィルタを組み合わせた構造が一般的である（例えば下記の特許文献１参照）。図１０は、光導波路を用いたＷＤＭ光双方向モジュールの従来の概略構造を示す斜視図である。図１０に示すように、Ｓｉ基板３０上には光導波路３１、３２、３３が光学フィルタ３を中心としてスター状に形成され、光導波路３１、３２、３３の各一端に対してそれぞれ光ファイバ８、半導体受光素子（ＰＤ）２、半導体発光素子（ＬＤ）１を、入出射光を光結合できるように２次元の高精度な位置合わせ（アライメント）により実装している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−６８７０５号公報
【０００５】
ＬＤ１の波長λ１の出力光は、光導波路３３を介して伝送され、溝部１２ａに配置された光学フィルタ３で反射された後、光導波路３１を通って光ファイバ８へと導入される。一方、光ファイバ８から伝送されてきた波長λ２の光信号は、光導波路３１を介して伝送されて光学フィルタ３を透過し、光導波路３２を介してＰＤ２で受光される。また、ＬＤ１の光導波路３３の反対側からは波長λ１の出力光が出ており、この出力光は、ＬＤ１のパワーをモニタリングする半導体受光素子（Ｍ−ＰＤ）４で受光される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、ＬＤ１、ＰＤ２、光学フィルタ３、Ｍ−ＰＤ４を比較的近接して配置する必要があるため、光及び電気のクロストークの増加が問題となる。従来例の場合、これを避けるために、ＰＤ２に波長選択性を持たせたり、ＰＤ２付近に電気的遮蔽を付けるなどの対策が一般的にとられているが、Ｇ（ギガ）ｂｐｓ以上の高速な光通信に対応しようとすると、このような対策は技術的に困難であり、たとえ対応できたとしてもコストが高くなる。
【０００７】
本発明は上記従来例の課題を解決するもので、良好な特性を安価に得ることができる光送受信モジュール及び光送受信モジュールを用いた光伝送装置並びに光伝送システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光送受信モジュールは、上記目的を達成するために、発光素子が内蔵されているパッケージの外部に、光学フィルタと受光素子から構成される受光素子部を設けた構成としている。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できる。
【０００９】
また、前記パッケージと前記受光素子部とは、光ファイバにより光学的に接続されていることを特徴とする。この構成により、受信部と送信部の光学的距離又は単なる距離若しくはその両方を長くすることで更に光クロストーク又は電気クロストーク若しくはその両方を改善できるとともに、光学フィルタ及び受光素子から構成される機能素子の基板上への配置の自由度が増す。
【００１０】
また、前記パッケージに対し、前記受光素子部を内蔵するパッケージを別に備えたことを特徴とする。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、それぞれＬＤ部、ＰＤ部ごとに高信頼性が確保できる。
【００１１】
また、前記受光素子部として、前記光学フィルタを有するフェルールを用いたことを特徴とする。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、光学フィルタ及び受光素子の配置、アライメントが容易になる。
【００１２】
また、前記受光素子部として、前記光学フィルタを有するガラスブロックを用いたことを特徴とする。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、光学フィルタ及び受光素子の配置、アライメントが容易になる。
【００１３】
また、前記パッケージとして、前記発光素子のベアチップと光導波路とＶ溝基板を金属若しくは樹脂によりパッケージ化したものを用いることを特徴とする。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、大量生産性に優れた構造となる。
【００１４】
また、前記パッケージとして、ＣＡＮパッケージを用いたことを特徴とする。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、発光部が汎用部品であるため、部品コストを低減させることができる。
【００１５】
また、上述した光送受信モジュールを用いた光伝送装置を構成する。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善でき良好な伝送特性を確保できる。
【００１６】
さらに、上述した光送受信モジュールを用いた光伝送システムを構成する。この構成により、光クロストークと電気クロストークを改善でき良好な伝送特性を確保できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光送受信モジュールの概略構成を示す斜視図で、図２（ａ）、（ｂ）は、図１の受光部の拡大斜視図である。図１に示すように、光送受信モジュールは、ベアチップで構成される発光素子（ＬＤ）１、ＬＤ１の出力モニター用ＰＤ（Ｍ−ＰＤ）４、レーザダイオード（ＬＤ）駆動用ＩＣ（ＬＤＤ）５、パッケージ６、Ｖ溝基板７、パッケージ６の電気配線１１、受光素子（ＰＤ）２、光学フィルタ３、光ファイバ８、フェルール９、光コネクタ１０から構成されている。なお、２０はＰＤ用基板、２１はＰＤ用プリアンプを示す。
【００１８】
ＬＤ１、ＬＤＤ５、Ｍ−ＰＤ４は実装された後、Ｖ溝基板７及び光ファイバ８に接続された光導波路と共に金属若しくは樹脂からなるパッケージ６によって封止される。電気信号は、パッケージ６から出ている電気配線１１によって外部の電気回路基板（不図示）へと伝わり処理される。パッケージ６からはＬＤ１と光学的に結合するようにアライメントされた光ファイバ８が出ている。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、光ファイバ８のもう一方の端末に接続されているフェルール９の一部には、溝部１２ａが形成されており、そこに光学フィルタ３を挿入後、熱硬化型若しくは紫外線（ＵＶ）硬化型の接着剤にてフェルール９と接着固定する。また、図２（ｂ）に示すように、光ファイバ８のもう一方の端末に接続されているフェルール９ａとフェルール９ｂの間に光学フィルタ３を挟み込み、熱硬化型若しくは紫外線硬化型の接着剤にてフェルール９ａ、９ｂと光学フィルタ３を接着固定してもよい。
【００２０】
光学フィルタ３の波長透過特性の例を図３に示す。この光学フィルタ３は、λ１＜λ２である波長λ１、λ２の光信号に関して、波長λ１付近では透過率が高く、波長λ２付近では透過率が低いという特性を有している。ＰＤ２及びＰＤ用プリアンプ２１は、ＰＤ用基板２０に実装された後に、波長λ２を所望のパワーで受光すべくアライメントし、フェルール９と熱硬化型若しくは紫外線硬化型の接着剤にて接着固定される。このとき、ＰＤ２は、上記接着剤にて覆われることにより環境の温度及び湿度変化から保護される。
【００２１】
次に、図１及び図２を用いて本発明の光送受信モジュールの動作概略を説明する。ＬＤ１から出た波長λ１の光信号は、光学フィルタ３を透過し、その先にある光ファイバ８などの光導波路へと導かれる。一方、光ファイバ８へ入射される波長λ２の光信号は、そのほとんどすべてが光学フィルタ３で反射され、ＰＤ用基板２０上に実装されたＰＤ２へと導かれた後に受光されてＯＥ変換され、ＰＤ用基板２０上にあるＰＤ用プリアンプ２１によって増幅され、ＰＤ用基板２０に配線してある電気パターンを介して電気信号として処理される。
【００２２】
したがって、本発明の第１の実施の形態によれば、ＬＤ１が内蔵されているパッケージ６の外部に、光学フィルタ３とＰＤ２で構成される受光素子部を設けることにより、ＰＤ２は、光ファイバ８のような光導波路の存在によりＬＤ１から光学的な距離を有しているため、光クロストークを低減させることが可能となる。また、ＬＤ１とＰＤ２は、光ファイバ８の存在によって電気回路的にも距離を確保することが可能となり、電気クロストークに関しても低減させることが可能となる。このため、光クロストークと電気クロストークを改善でき、良好な特性を安価に得ることができる。
【００２３】
また、パッケージ６と光学フィルタ３とＰＤ２で構成される受光素子部とを、光ファイバ８により光学的に接続することにより、受信部と送信部の光学的距離又は単なる距離若しくはその両方を長くすることで、更に光クロストーク又は電気クロストーク若しくはその両方を改善できるとともに、光学フィルタ３及びＰＤ２から構成される受光素子部の基板上への配置の自由度が増す。
【００２４】
また、光学フィルタ３とＰＤ２で構成される受光素子部として、光学フィルタ３を有するフェルール９を用いることにより、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、光学フィルタ３及びＰＤ２の配置、アライメントが容易になる。
【００２５】
さらに、ＬＤ１が内蔵されているパッケージ６として、ＬＤ１のベアチップと光導波路と、Ｖ溝基板７を金属若しくは樹脂によりパッケージ化したものを用いることにより、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、大量生産性に優れた構造となる。
【００２６】
＜第２の実施の形態＞
図４から図７は、本発明の第２の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図である。図４から図７に示す第２の実施の形態に係る光送受信モジュールにおいて、ＰＤ２、光学フィルタ３、ＰＤ用プリアンプ２１は、ＬＤ１用のパッケージ６とは別のパッケージ２２に収納される。パッケージ２２は、金属又は樹脂からなり、環境の温度及び湿度変化に対して、ＰＤ２、光学フィルタ３、ＰＤ用プリアンプ２１を保護する役目を有する。なお、２３はパッケージ２２の電気配線を示す。
【００２７】
図５は、図４におけるＡ−Ａ’面での断面図である。図５に示すように、Ｖ溝基板１３に溝部１２ａを形成し、そこに光学フィルタ３を配置した後に、熱若しくは紫外線硬化型の接着剤にて接着固定する。
【００２８】
また、図６は、光ファイバ８の途中に波長選択性を有するＰＤ２を配置した場合の概略構成図であり、図７は、図６におけるＡ―Ａ’面での断面図である。Ｖ溝基板１３上に配置された光ファイバ８の途中に、波長選択性を有するＰＤ２を配置しており、このＰＤ２は、λ１＜λ２である波長に関して、波長λ２は吸収するが波長λ１は透過するようにバンドギャップ及び構造が設計されている。また、ＰＤ２の光路方向の長さは、波長λ２がＰＤ２で十分吸収されＬＤ１側の光ファイバ８にλ２の透過光が出ないように設計されている。
【００２９】
したがって、本発明の第２の実施の形態によれば、ＬＤ１が内蔵されているパッケージ６に対し、光学フィルタ３とＰＤ２で構成される受光素子部を内蔵するパッケージ２２を別に備えるか、あるいは、波長選択性を有するＰＤ２を光ファイバ８の途中に配置したので、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、それぞれＬＤ１部、ＰＤ２部ごとに高信頼性が確保できる。
【００３０】
＜第３の実施の形態＞
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図である。図８に示す第３の実施の形態に係る光送受信モジュールは、図１の構成における光学フィルタ３を有するフェルール９の代わりに、光学フィルタ３を有するガラスブロック２８ａ、２８ｂを用いている。ガラスブロック自体はガラス（ＳｉＯ２）から構成されており、光学的に透明である。
【００３１】
したがって、本発明の第３の実施の形態によれば、フェルール９の代わりに、光学フィルタ３を有するガラスブロック２８ａ、２８ｂを用いることにより、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、光学フィルタ３及びＰＤ２の配置、アライメントが容易になる。
【００３２】
＜第４の実施の形態＞
図９は、本発明の第４の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図である。図９に示す第４の実施の形態に係る光送受信モジュールは、図１の構成におけるＬＤ１部のパッケージ６として、機密性の高いＴ０−ＣＡＮタイプのＬＤ（ＣＡＮ−ＬＤ）２６を使用している。ＣＡＮ−ＬＤ２６は、フランジ２７と圧入若しくは抵抗溶接といった手段で接合された後に、スリーブ２４を介して光ファイバ８を有するフェルール２５とアライメントされた後にＹＡＧ溶接などによって接合される。ここで、図９において、フェルール９部は、図２（ｂ）に示すような２つのフェルール９ａ、９ｂの間に光学フィルタ３を挟み込む構造であってもよい。
【００３３】
その他に、図４、図５で示されるＰＤ２、光学フィルタ３、ＰＤ用プリアンプ２１を含むパッケージ２２と、図９のスリーブ２４、フェルール２５、ＣＡＮ−ＬＤ２６、フランジ２７で構成されるＬＤ部分とをそれぞれ組み合わせた構成も可能である。
【００３４】
また、図８で示されるＰＤ２、光学フィルタ３、ＰＤ用プリアンプ２１を含むＰＤ部分と、図９のスリーブ２４、フェルール２５、ＣＡＮ−ＬＤ２６、フランジ２７で構成されるＬＤ部分とをそれぞれ組み合わせた構成も可能である。
【００３５】
したがって、本発明の第４の実施の形態によれば、ＬＤ１部のパッケージ６として、機密性の高いＣＡＮ−ＬＤ２６を使用することにより、光クロストークと電気クロストークを改善できるとともに、発光部が汎用部品であるため、部品コストを低減させることができる。
【００３６】
上述した各実施の形態は、光送受信モジュールについて述べたものであるが、上述した光送受信モジュールを用いて光伝送装置を構成することにより、光クロストークと電気クロストークを改善でき良好な伝送特性を確保できる。
【００３７】
さらに、上述した光送受信モジュールを用いて光伝送システムを構築することにより、光クロストークと電気クロストークを改善でき良好な伝送特性を確保できる。
【００３８】
以上説明したように、各実施の形態によれば、ＰＤ２は、光ファイバ８のような光導波路の存在によりＬＤ１から光学的な距離を有しているため、光クロストークを低減させることが可能となる。また、ＬＤ１とＰＤ２は、光ファイバ８の存在によって電気回路的にも距離を確保することが可能となり、電気クロストークに関しても低減させることが可能となる。さらに、ＬＤ１やＰＤ２の性能や光送受信モジュールや光伝送装置に要求される光ファイバ８の長さを必要に応じて最適化させることにより、小型で、なおかつ良好な特性を有する光送受信モジュールや光伝送装置が可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、発光素子が内蔵されているパッケージの外部に、光学フィルタと受光素子から構成される受光素子部を設けることにより、光クロストークと電気クロストークを改善することが可能となり、良好な特性を安価に得ることが可能な光送受信モジュール及び光送受信モジュールを用いた光伝送装置並びに光伝送システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光送受信モジュールの概略構成を示す斜視図
【図２】図１の受光部の拡大斜視図で、
（ａ）は基本形を示す図
（ｂ）はその変形例を示す図
【図３】図１の光学フィルタの特性図
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図
【図５】図４におけるＡ−Ａ’面での断面図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る光送受信モジュールを示すもので、光ファイバの途中に波長選択性を有するＰＤを配置した場合の概略構成図
【図７】図６におけるＡ−Ａ’面での断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る光送受信モジュールを示す概略構成図
【図１０】従来の光送受信モジュールの概略構成を示す斜視図
【符号の説明】
１  発光素子（ＬＤ）
２  受光素子（ＰＤ）
３  光学フィルタ
４  出力モニター用ＰＤ（Ｍ−ＰＤ）
５  レーザダイオード（ＬＤ）駆動用ＩＣ（ＬＤＤ）
６、２２  パッケージ
７、１３  Ｖ溝基板
８  光ファイバ
９、９ａ、９ｂ、２５  フェルール
１０  光コネクタ
１１、２３  電気配線
１２ａ  溝部
１２ｂ  フェルール同士の接合部
２０  ＰＤ用基板
２１  ＰＤ用プリアンプ
２４  スリーブ
２６  Ｔ０−ＣＡＮタイプのＬＤ（ＣＡＮ−ＬＤ）
２７  フランジ
２８ａ、２８ｂ  ガラスブロック
３０  Ｓｉ基板
３１、３２、３３  光導波路
【図１】
2005003860.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005003860.tif 000007
【図６】
2005003860.tif 000008
【図７】
2005003860.tif 000009
【図８】
2005003860.tif 000010
【図９】
2005003860.tif 000011
【図１０】
2005003860.tif 000012