(57)【要約】【課題】受光素子の受光電流のばらつきを抑えることにより、光送信モジュールの光伝送システムへの組み込みを容易にする光送信モジュールを提供する。【解決手段】発光素子１６の他方の端面から出力されるレーザ光を擬似平行光にするレンズ２０と、前記レーザ光を分岐するビームスプリッタ２２と、前記分岐された一方のレーザ光を受光する第１の受光素子２３と、前記分岐された他方のレーザ光を受光する第２の受光素子２４と、前記ビームスプリッタ２２と前記第１の受光素子２３の間に配置され、所定波長帯のレーザ光のみを透過させる第１の光フィルタ２５と、前記ビームスプリッタ２２と前記第１の受光素子２３の間に配置され、所定強度のレーザ光を透過させる第２の光フィルタ２６とを具備し、前記第２の光フィルタ２６により所定の値に調整された前記第１の受光素子２３の受光電流を、前記レーザ光の波長を制御する波長制御手段２７に供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定波長のレーザ光を出力する発光素子と、
前記発光素子の一方の端面から出力されるレーザ光を外部に送出する光ファイバ接続部と、
前記発光素子の他方の端面から出力されるレーザ光を擬似平行光にするレンズと、
前記擬似平行化されたレーザ光を分岐するビームスプリッタと、
前記分岐された一方のレーザ光を受光する第１の受光素子と、
前記分岐された他方のレーザ光を受光する第２の受光素子と、
前記ビームスプリッタと前記第１の受光素子の間に配置され、所定波長帯のレーザ光のみを透過させる第１の光フィルタと、
前記ビームスプリッタと前記第１の受光素子の間に配置され、所定強度のレーザ光を透過させる第２の光フィルタと、
を具備し、
前記第２の光フィルタにより前記第１の受光素子の受光電流を所定の値に調整し、この所定の値に調整された受光電流を前記レーザ光の波長を制御する波長制御手段に供給するようにしたことを特徴とする光送信モジュール。
【請求項２】
前記第２の光フィルタは、ピンホール板であることを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項３】
前記ピンホール板に、サイズが異なる複数のピンホールが所定の間隔で配列されていることを特徴とする請求項２記載の光送信モジュール。
【請求項４】
前記ピンホール板が、アイリス絞りであることを特徴とする請求項２記載の光送信モジュール。
【請求項５】
前記ピンホール板が、液晶絞りであることを特徴とする請求項２記載の光送信モジュール。
【請求項６】
前記第２の光フィルタは、スリット板であることを特徴とする請求項１記載の光送信モジュール。
【請求項７】
前記スリット板に、サイズの異なる複数のスリットが所定の間隔で配列されていることを特徴とする請求項６記載の光送信モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信システムに用いられる光送信モジュールに係わり、特に波長をモニタするのに好適な構造を有する光送信モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
波長分割多重（ＷＤＭ：Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）通信システムにおいては、光通信の波長および光出力が長期にわたって安定していることが不可欠であり、そのために波長および光出力モニタ機能を光送信モジュールの筐体内に設けた波長および光出力モニタ内蔵型の光送信モジュールが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図１１は特許文献１に開示された波長および光出力モニタを内蔵した光送信モジュールの構成を示したものである。
【０００４】
図１１に示すように、従来の波長および光出力モニタ内蔵型の光送信モジュール１０１は、所定波長のレーザ光を出力する発光素子１０２と、発光素子１０２の一方の端面（紙面上で右側）から出力されるレーザ光を外部に送出する光ファイバ接続部１０３と、発光素子１０２の他方の端面（紙面上で左側）から出力されるレーザ光を擬似平行光にするレンズ１１２と、この擬似平行のレーザ光を透過方向（紙面上で左側）とこの透過方向に垂直な反射方向（紙面上で下側）との２つに分岐するハーフミラーからなるビームスプリッタ１０４と、ビームスプリッタ１０４によって分岐された一方のレーザ光を所定波長帯のレーザ光のみ透過させる光フィルタ１０５で透過させた後に受光する第１の受光素子１０６を端面に搭載した第１のＰＤキャリア１０７と、ビームスプリッタ１０４によって分光された他方のレーザ光を受光する第２の受光素子１０８を端面に搭載した第２のＰＤキャリア１０９と、発光素子１０２の温度を調整するペルチェモジュール１１０と、第１の受光素子１０６および第２の受光素子１０８から出力される受光電流に基づいて、発光素子１０２の波長を制御するようにペルチェモジュール１１０を制御する制御部１１１とを有している。
【０００５】
そして、発光素子１０２の他方の端面から出力されたレーザ光は、レンズ１１２により擬似平行化され、ビームスプリッタ１０４によって透過方向とこの透過方向に垂直な反射方向との２つの方向に分岐され、透過方向に分岐されたレーザ光は、光フィルタ１０５（特許文献１では誘電体多層膜）により波長フィルタリングが行われた後、第１の受光素子１０６によって受光され、波長がモニタされる。
【０００６】
一方、反射方向に分岐されたレーザ光は、第２の受光素子１０８によって受光され、光出力がモニタされる。
【０００７】
このような構造の光送信モジュールにおいては、まず、発光素子１０２をＬＤキャリア１１３に搭載し、次に、ＬＤキャリア１１３をペルチェモジュール１１０に固定する。次に、レンズ１１２をＬＤキャリア１１３に固定し、一方、第１の受光素子１０６を搭載した第１のＰＤキャリア１０７、第２の受光素子１０８を搭載した第２のＰＤキャリア１０９、ビームスプリッタ１０４、および光フィルタ１０５をそれぞれ金属基板１１４に固定する。
【０００８】
そして、発光素子１０２からレーザ光を出力させ、第１の受光素子１０６および第２の受光素子１０８の受光電流が出来るだけ大きくなるように、ＬＤキャリア１１３に対する金属基板１１４の角度と位置を調整して固定している。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示された光送信モジュール１０１では、第１の受光素子１０６、および第２の受光素子１０８の取り付け位置は、取り付け誤差によるばらつきがあること、また、発光素子１０２の他方の端面からのレーザ光の取り出し効率は、レーザの製造ロットごとに端面の反射率にばらつきがあることにより、光送信モジュール１０１ごとに第１の受光素子１０６の受光電流にもばらつきが生じる問題がある。
【００１０】
このため、受光電流に基づいてレーザ光の波長を制御する制御部１１１において、制御部１１１の入力電流レンジを受光電流が大きい光送信モジュール１０１に合わせた場合に、受光電流が小さい光送信モジュール１０１では入力電流が過小になり、受光電流の変化量に対する波長の変化量を示す波長分解能が不足する恐れがある。
【００１１】
一方、制御部１１１の入力電流レンジを受光電流が小さい光送信モジュール１０１に合わせた場合に、受光電流が大きい光送信モジュール１０１では入力電流が過大になり、波長制御ができない恐れがある。
【００１２】
そのため、制御部１１１に複数の入力電流レンジを用意しておき、第１の受光素子１０６の受光電流の大小に応じて、レンジを切替える必要がある。
【００１３】
【特許文献１】
特開２０００−５６１８５号公報（４頁、図２）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１に開示された光送信モジュールでは、波長をモニタする受光素子の受光電流がばらつく問題があるため、波長制御手段には、複数の入力電流レンジを備えておき、受光素子の受光電流レベルに合わせて個々に調整する必要がある。そのため、光送信モジュールを光伝送システムへ組み込む作業が繁雑であり、組み込み時間が長くなる。
【００１５】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、受光素子の出力電流のばらつきを抑えることにより、光送信モジュールの光伝送システムへの組み込みを容易にする光送信モジュールを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の光送信モジュールでは、所定波長のレーザ光を出力する発光素子と、前記発光素子の一方の端面から出力されるレーザ光を外部に送出する光ファイバ接続部と、前記発光素子の他方の端面から出力されるレーザ光を擬似平行光にするレンズと、前記擬似平行化されたレーザ光を分岐するビームスプリッタと、前記分岐された一方のレーザ光を受光する第１の受光素子と、前記分岐された他方のレーザ光を受光する第２の受光素子と、前記ビームスプリッタと前記第１の受光素子の間に配置され、所定波長帯のレーザ光のみを透過させる第１の光フィルタと、前記ビームスプリッタと前記第１の受光素子の間に配置され、所定強度のレーザ光を透過させる第２の光フィルタと、を具備し、前記第２の光フィルタにより前記第１の受光素子の受光電流を所定の値に調整し、この所定の値に調整された受光電流を前記レーザ光の波長を制御する波長制御手段に供給するようにしたことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に係わる光送信モジュールを示す図で、図１は箱型の筐体に冠着される蓋を取り除いて見たその平面図、図２は、図１より筐体の側壁板を取り除いて見たその側面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、本実施の形態の光送信モジュール１１は、上部が開口した長方形状の箱型の筐体１２と、筐体１２の側壁部の貫通孔に貫挿されるファイバを接続するための光ファイバ接続部１３と、筐体１２に収納される光学部品を実装した基板１４と、基板１４を載置するペルチェモジュール１５と、筐体１２に冠着される蓋（図示せず）を有している。
【００２０】
この基板１４には、所定波長のレーザ光を出力する発光素子１６と、発光素子１６の発熱を筐体１２に放熱するヒートシンク１７と、発光素子１６近傍の温度を検出するサーミスタ１８と、発光素子１６の一方の端面（紙面上で右側）から出力されたレーザ光を擬似平行光にする第１のレンズ１９と、発光素子１６の他方の端面（紙面上で左側）から出力されるモニタ用のレーザ光（モニタ光）を擬似平行光にする第２のレンズ２０と、モニタ用部品を実装する基板２１が実装されている。
【００２１】
この基板２１には、擬似平行光を透過方向（紙面上で左側）と、透過方向に垂直な反射方向（紙面上で上側）との２つの方向に分岐するビームスプリッタ２２と、透過方向に分岐されたレーザ光を受光する第１の受光素子２３と、透過方向に垂直な反射方向に分岐されたレーザ光を受光する第２の受光素子２４と、第２のレンズ２０と第１の受光素子２３の間に配置され、所定波長帯のレーザ光のみを透過させる第１の光フィルタ２５と、第１の光フィルタ２５と第１の受光素子２３の間に配置され、所定強度のレーザ光を透過させる第２の光フィルタ２６が実装されている。
【００２２】
更に、第１の受光素子２３は、受光電流Ｉｍに基づいてペルチェモジュール１５を制御し、発光素子１６の波長を制御する波長制御手段２７に接続されている。
【００２３】
また、筐体１２の側壁部には、光ファイバ２８を接続するファイバ接続部１３と、第１のレンズ１９からの平行光を集光して光ファイバに結合させる第３のレンズ２９と、筐体１２を機密封止するためのサファイアガラス３０が取り付けられている。
【００２４】
図３は第２の光フィルタ２６を示す図で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断し、矢印の方向に眺めた断面図である。図３に示すように、第２の光フィルタ２６はピンホール板４１であり、例えば四角形状のステンレス板の中央部にピンホール４２を設けたものである。
【００２５】
図４は発光素子１６と、レンズ２０と、ビームスプリッタ２２と、第１の光フィルタ２５と、第２の光フィルタ２６と、第１の受光素子２３の光学的な結合関係を示す平面図ある。
【００２６】
図４に示すように、発光素子１６から出力され、第２のレンズ２０により擬似平行化されたレーザ光の直径をＤ０、第２の光フィルタ２６のピンホール４２の直径をＤ１とする。ＷＤＭ通信システムに用いられる赤外の発光素子１６から出力されるレーザ光は、通常３０°乃至４０°の広がり角度θ１を有し、断面がほぼ円形状のレーザ光である。このレーザ光の断面の強度分布はほぼガウス分布であり、その直径は光の強度が１／ｅになる大きさで定義される。
【００２７】
本実施の形態においては、この直径Ｄ０のレーザ光を直径Ｄ１のピンホール４２を通してレーザ光の外周光をカットし、所定の光強度になるように調整した後、第１の受光素子２３を照射している。
【００２８】
図５は第１の光フィルタ２５を通った直径Ｄ０のレーザ光の強度Ｉとピンホール４２の直径Ｄ１の関係を模式的に示したものである。図５に示すように、第１の受光素子２３が受光する光量Ｓ（斜線部の面積）がほぼ一定となるように、図５（ａ）は強度ＩがＩａの時にピンホール４２の直径をＤ１ａに、図５（ｂ）は強度ＩがＩｂの時にピンホール４２の直径をＤ１ｂに、図５（ｃ）は強度ＩがＩｃの時にピンホール４２の直径をＤ１ｃに、それぞれ設定した場合を示している。
【００２９】
図６は第１の受光素子２３の受光電流Ｉｍのばらつきを抑制するための方法を示すフローチャートである。図６に示すように、予め求めた第１の受光素子２３の受光電流Ｉｍの統計的ばらつきデータを参照して、波長制御に充分な大きさの受光電流Ｉｍが所定の収率で得られるように波長制御手段２７の入力レンジを定めておき、この波長制御に充分な大きさの受光電流Ｉｍを標準受光電流Ｉｍｓとする（ステップＳ０１）。
【００３０】
例えば、標準受光電流Ｉｍｓが受光電流Ｉｍの平均値−標準偏差の２倍であれば９５％の収率が、受光電流Ｉｍの平均値−標準偏差の３倍であれば９９％の収率が見込めることは衆知である。
【００３１】
次に、光送信モジュールを組み立て（ステップＳ０２）、光送信モジュールの受光電流Ｉｍを測定し、（ステップＳ０３）、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓより大きいか否かを判定する（ステップＳ０４）。
【００３２】
受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓより大きい場合は、第２の光フィルタ２６を光送信モジュール１１のビームスプリッタ２２と第１の受光素子２３の間に取り付け、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓとほぼ等しくなるようにピンホール４２の直径Ｄ１を調整する（ステップＳ０５およびステップＳ０６）。
【００３３】
これには、予めピンホール４２の直径の異なる複数のピンホール板４１を用意しておき、順次付け替えて適当な直径のピンホール４２を有するピンホール板４１を選定すればよい。
【００３４】
これにより、光送信モジュール１１の受光電流Ｉｍを標準受光電流Ｉｍｓにそろえることができ、受光電流Ｉｍのばらつきを抑えることができる。
【００３５】
一方、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓより小さい場合は、受光電流Ｉｍのばらつきを抑えることができないので、光送信モジュール１１の組み立てを再調整して（ステップＳ０７）、ステップＳ０３へ行き、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓより大きくなるまで繰り返す。
【００３６】
以上説明したように、第１の実施の形態による光送信モジュールでは、第１の光フイルタ２５と第１の受光素子２３の間に、第２の光フィルタ２６としてピンホ−ル４２を有するピンホール板４１を設けて、第１の受光素子２３の受光電流Ｉｍのばらつきを抑えるようにしたので、波長制御手段２７に受光電流Ｉｍのばらつきに対応して複数の入力電流レンジを用意する必要がない。従って、光送信モジュール１１の光送信システムへの組み込みが容易で、組み込み時間が短縮可能である。
【００３７】
ここでは、予めピンホール４２の直径の異なる複数のピンホール板４１を用意しておき、順次付け替えて受光電流Ｉｍをそろえる場合について説明したが、予め直径の異なる複数のピンホールを所定の間隔で配列したピンホール板４１を用いても構わない。
【００３８】
以下、これらの変形例を説明する。
【００３９】
（第１の実施の形態の変形例１）
図７は本発明の第１の実施の形態の変形例１に係わる第２の光フィルタ２６を示す図で、図７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断し、矢印の方向に眺めた断面図である。本変形例において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００４０】
本変形例が上記第１の実施の形態と異なる点は、予め直径の異なる複数のピンホールを所定の間隔で配列したピンホール板を用いたことにある。
【００４１】
即ち、図７に示すように、本変形例の第２の光フィルタ２６はピンホール板４３であり、例えば長方形状のステンレス板に直径の異なる３個のピンホール４４、４５、４６を、所定の間隔Ｌで配列したものである。
【００４２】
これにより、ピンホール板４３を横方向にスライドさせて、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓに近くなる適当な直径のピンホールを選定することができる。
【００４３】
以上説明したように、第１の実施の形態の変形例１では、ピンホール板４３に複数のピンホールを設けたので、単一のピンホールを有するピンホール板４１を順次付け替えるより、作業が容易であり、作業時間を短縮することが可能である。
【００４４】
ここでは、３個のピンホールを有するピンホール板を用いる場合について説明したが、さらに多数のピンホールを有するピンホール板を用いても構わない。
【００４５】
（第１の実施の形態の変形例２）
図８は本発明の第１の実施の形態の変形例２に係わる第２の光フィルタ２６を示す図で、図８（ａ）はその正面図、図８（ｂ）は、その側面図である。本変形例において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００４６】
本変形例が上記第１の実施の形態と異なる点は、第２の光フィルタ２６としてアイリス絞りを用いたことにある。
【００４７】
即ち、図８に示すように、アイリス絞り５１のレベルアクチュエータ５２を操作することにより、アイリス絞り５１のピンホール５３の直径を無段階に変えることができる。これにより、受光電流Ｉｍが標準受光電流Ｉｍｓとなる最適な直径のピンホール５３に調整することができる。
【００４８】
以上説明したように、第１の実施の形態の変形例２では、アイリス絞り５１によりピンホール５３の直径を無段階に変えることができるので、複数のピンホール板４１を順次付け替えるより、作業が容易で、作業時間を更に短縮することが可能である。
【００４９】
ここでは、アイリス絞り５１によりピンホールの直径を機械的に変える場合について説明したが、液晶絞りを用いてピンホールの直径の電気的に変えても構わない。液晶絞りによれば、ピンホールの直径をさらに滑らかに、例えば１０μｍミクロンステップで設定することが可能である。
【００５０】
（第１の実施の形態の変形例３）
図９は、本発明の第１の実施の形態の変形例３に係わる第２の光フィルタ２６を示す図で、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断し、矢印の方法に眺めた断面図である。本変形例において、上記第１の実施の形態と同一の構成部分には、同一符号を付してその部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
【００５１】
本変形例が上記第１の実施の形態と異なる点は、第２の光フィルタ２６をスリット板６１としたことにある。即ち、図９に示すように、第２の光フィルタ２６はスリット板６１であり、例えば四角形状のステンレス板の中央部にスリット６２を設けたものである。
【００５２】
これにより、発光素子１６から出力されるレーザ光のビーム形状６３が円形でない場合でも、スリット６２の幅Ｄ２、および長さＤ３をレーザ光のビーム形状６３に合わせて形成することにより、レーザ光の透過量を細かく調整することができるので、予めスリット６２の幅と長さの異なる複数のスリット板６１を用意しておき、順次付け替えて受光電流Ｉｍを調整することができる。
【００５３】
以上説明したように、第１の実施の形態の変形例３では、第２の光フィルタ２６をスリット板６１としたので、レーザビームの形状が円形でない場合にも適用することが可能である。
【００５４】
ここでは、予めスリット６２の幅と長さの異なる複数のスリット板６１を用意しておき、順次付け替えて受光電流Ｉｍを調整する場合について説明したが、予めスリットの幅と長さの異なる複数のスリットを所定の間隔で配列したスリット板を用いても構わない。
【００５５】
図１０はこのスリット板を示す図で、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断し、矢印の方法に眺めた断面図である。
【００５６】
図に示すように、スリット板６４にスリットの幅と長さの異なる３のスリット６５、６６、６７を所定の間隔Ｌで配列している。
【００５７】
上述した実施の形態では、第１の光フイルタ２５と第１の受光素子２３の間に、第２の光フィルタ２６を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ビームスプリッタ２２と第１の光フイルタ２５の間に設けても構わない。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光送信モジュールによれば、受光素子の受光電流のばらつきが抑制できるので、光通信システムへの組み込みが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信モジュールを示す平面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係わる光送信モジュールを示す側面図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係わる光フィルタを示す図で、図３（ａ）はその平面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係わる発光素子から受光素子までの光学結合の配置を示す平面図。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係わるレーザ光強度とピンポールとの関係を示す模式図。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係わる受光電流を調整する方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係わる変形例１の光フィルタを示す図で、図７（ａ）はその平面図、図７（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係わる変形例２のアイリス絞りを示す図。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係わる変形例３の光フィルタを示す図で、図９（ａ）はその平面図、図９（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿って切断した断面図。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係わる変形例３の他の光フィルタを示す図で、図１０（ａ）はその平面図、図１０（ｂ）はＤ−Ｄ線に沿って切断した断面図。
【図１１】従来の光送信モジュールを示す平面図。
【符号の説明】
１１  光送信モジュール
１２  筐体
１３  ファイバ接続部
１４、２１  基板
１５  ペルチェモジュール
１６  発光素子
１７  ヒートシンク
１８  サーミスタ
１９、２０、２９  レンズ
２２  ビームスプリッタ
２３  第１の受光素子
２４  第２の受光素子
２５  第１の光フィルタ
２６  第２の光フィルタ
２７  波長制御手段
２８  光ファイバ
３０  サファイアガラス
４１、４３  ピンホール板
４２、４４、４５、４６、５３  ピンホール
５１  アイリス絞り
５２  レベルアクチュエータ
６１、６４  スリット板
６２、６５、６６、６７  スリット
６３  レーザビーム径
【図１】
2005032840.tif 000003
【図２】
2005032840.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005032840.tif 000007
【図６】
2005032840.tif 000008
【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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