(57)【要約】【課題】  電気回路による遅延補償を用いることなく高効率で情報を伝送できる多波長光送信モジュール、多波長光受信モジュール及び光路差補正モジュールを提供する。【解決手段】  λ１〜λ４の４つの異なる発振波長の半導体レーザ１０１〜１０４を搭載した多波長光送信モジュールは、合波器部１０５と送信部１０７との間に平面硬派回路（ＰＬＣ：Planer Light Circuit）からなる光路差補正部１０６を備えており、光路差補正部１０６は合波器部１０５における光路差を補正するために実効的な光学長が異なる四本の導波路１２７〜１２９を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発振波長がそれぞれ異なる複数の発光素子と、前記各発光素子が発する光信号を合成する合波器とを備えた多波長光送信モジュールであって、
前記各波長成分の光信号の前記合波器における光路差を補正する複数の導波路を備えた光路差補正部を、前記合波器と前記発光素子との間に設けたことを特徴とする多波長光送信モジュール。
【請求項２】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることを特徴とする請求項１記載の多波長光送信モジュール。
【請求項３】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることを特徴とする請求項１記載の多波長光送信モジュール。
【請求項４】
それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の多波長光送信モジュール。
【請求項５】
複数の波長成分からなる光信号を各波長成分に分離する分波器と、前記各波長成分の光信号を電気信号に変換する受光素子とを備えた多波長光受信モジュールであって、
前記各波長成分の光信号の前記分波器における光路差を補正する複数の導波路を備えた光路差補正部を、前記分波器と前記受光素子との間に設けたことを特徴とする多波長光受信モジュール。
【請求項６】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることを特徴とする請求項１記載の多波長光受信モジュール。
【請求項７】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることを特徴とする請求項１記載の多波長光受信モジュール。
【請求項８】
それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することを特徴とする請求項５から７のいずれか１項記載の多波長光受信モジュール。
【請求項９】
複数の波長成分の光信号を一つに合成する合波器と、
複数の波長成分を含む光信号を各波長成分の光信号に分離する分波器と、
前記各波長成分の光信号の前記合波器及び前記分波器における光路差を補正する複数の導波路とを有する光路差補正モジュール。
【請求項１０】
前記合波器と前記分波器とは、略同一構造であり、同一の光学基板上に線対称に配置されることを特徴とする請求項９記載の光路差補正モジュール。
【請求項１１】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることを特徴とする請求項９又は１０記載の光路差補正モジュール。
【請求項１２】
前記導波路は、前記各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることを特徴とする請求項９又は１０記載の光路差補正モジュール。
【請求項１３】
それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項記載の光路差補正モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分割多重を用いて光通信を行う装置に関し、特に、半導体レーザや受光素子と波長合分波器とをハイブリッド実装した多波長光送信・受信モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光送受信モジュールは、光通信網の基幹系やアクセス系のみならず、コンピュータ内部での使用も検討されている。すなわち、光送受信モジュールは、数十ｃｍ程度の短距離から１００ｋｍを超える長距離までの信号の伝送に用いられる。
【０００３】
光送受信モジュールは標準化が進んでおり、モジュールの小型化が求められている。
【０００４】
モジュールを小型化する要求は、データを複数の異なる波長の信号に分割して送受信可能な波長合分波器を内蔵するモジュールにおいても例外ではないため、内蔵する波長合分波器を小型化する必要がある。
【０００５】
波長合分波器の構成としては、いくつかの先例があるが、誘電体多層膜フィルタを用いたマイクロオプティクス構成の波長合分波器が小型化に適した構造である。
【０００６】
誘電体多層膜フィルタを用いたマイクロオプティクス構成の波長合分波器は、小型化が可能な構成であるだけでなく、アレイ導波路回折格子（ＡＷＧ：Arrayed Waveguide Grating ）などの回折格子型の合分波器と比較して、定損失かつ波長依存性の少ない平坦な透過スペクトルが得られる。
【０００７】
マイクロオプティクスを用いた波長合分波器の一例が特許文献１の「波長合分波器」に開示されている。図１０に、特許文献１に開示される発明の構成を示す。この合分波器は、誘電体多層膜フィルタ１００１、１００２及び１００３を備えており、これらの反射透過のスペクトル特性を利用して合分波を行うものである。
【０００８】
また、特許文献１に開示される構成の波長合分波器は、平板状の平板状レンズ１００５が形成された基板１００６と、誘電体多層膜フィルタ１００１、１００２及び１００３をそれぞれ備える基板１００７、１００８及び１００９と、ミラーが形成された基板１０１０とを順次張り合わせた後に切り出しているだけであるため、量産が容易な構造である。
【０００９】
なお、上記構造において、１０１１、１０１２、１０１３及び１０１４は光学素子であるが、これらが電光変換素子であれば光送信モジュールとなり、光電変換素子であれば光受信モジュールとなる。
【００１０】
また、マイクロオプティクスを用いた波長合分波器の別の一例が、特許文献２の「光学デマルチプレクサ」に開示されている。
図１１に、特許文献２に開示される発明は、誘電体多層膜フィルタ１１０１、１１０２、１１０３及び１１０４を用い、その反射透過スペクトル特性を利用して合分波を行っている。
【００１１】
上記特許文献１に開示される発明とは異なり、特許文献２に開示される発明では、特性の異なる誘電体多層膜フィルタを一列に並べている。また、光学系の一部を構成する反射ミラー１１０５および１１０６を用いることによって、合成した信号を任意の方向に出力できる。
【００１２】
なお、上記構造において、１１０７、１１０８、１１０９及び１１１０は光学素子であるが、これらが電光変換素子であれば光送信モジュールとなり、光電変換素子であれば光受信モジュールとなる。
【００１３】
また、波長合分波器を内蔵した送受信モジュールで、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する方式として、１０ギガビットイーサネット（Ｒ）の１０ＧＢＡＳＥ−ＬＸ４で用いられる手法がある。
この手法は、送信したいデータ同士の間にバッファを設けて、そのバッファを用いて光ファイバや合分波器で生じた各波長の信号のずれを電気回路で補正している。
【特許文献１】特開２００２−１６９０５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１６２４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の伝送方式ではデータとデータとの間にバッファを設けて、そのバッファを用いて電気的な処理を行うことで光路差を補正している。このため、バッファを伝送する分だけ実効的な伝送効率が低下してしまう。さらに、光路差を補正するための電気回路も必要となるため、消費電力が増えてしまう。
【００１５】
これを解決するには、合分波器の光路差、光ファイバにおける波長分散が原因で生ずる光路差を補正する必要がある。
【００１６】
光ファイバによる波長分散が原因で生じる光路差は距離に依存するため、コンピュータ内などのように数ｍ程度の短距離で用いる場合には、これは問題とはならない。その一方で、長距離伝送の場合には、波長分散による光路差を含めて補正する必要がある。
このため、用途（光路長）に応じて光路差の補正方法を変更する必要がある。
【００１７】
上記特許文献１や特許文献２に開示される発明の備える合分波器は、マイクロオプティクスを用いているために小型であり、モジュールの小型化には適している。しかし、その反面以下の問題も有している。
【００１８】
特許文献１に開示される発明は、誘電体多層膜フィルタを用いた合分波器を備えているが、これに開示される構成の多波長光源では、合分波器内で波長ごとに光路差が生じるため、データとデータとの間にバッファを設けないで伝送することはできない。換言すると、各誘電体多層膜フィルタが一種類の波長を合分波するため、異なる波長の光信号は合分波器内で光路に差が生じる。よって、光信号を受信する際に遅延を補正しなければならない。
【００１９】
光路差は合分波器のサイズにも依存するが、例えば、レンズ直径２５０μｍ、フィルタ配置間隔が２ｍｍ、４ｃｈの波長合分波器を考えた場合、波長が最短の光信号と波長が最長の光信号とでは光路長の差は数ｃｍに達する。
【００２０】
１０Ｇｂｐｓの信号の場合、１ビットの信号幅は３ｃｍ、４０Ｇｂｐｓの信号の場合、１ビットの信号幅は０．７５ｃｍとなり、伝送レートが高くなるにつれて受信側でデータを再構築する際に光路差に起因する信号エラーが増加する。すなわち、光路差が大きくなると、その中により多くの信号波が含まれることとなり、本来と異なるタイミングの信号波が合波されてしまい、信号エラーが発生する可能性が高くなる。
【００２１】
また、送信・受信モジュールでは、ＸＦＰ（10 Gigabit Small Form Factor Pluggable ）などの標準化が進むモジュール構成に合わせて部品を配置する必要がある。すなわち、ファイバと電気コネクタとが反対向きとなる構成が望ましく、良好な高周波特性を得ることを考えると、電気コネクタ−電気配線−レーザドライバ（アンプ）−電気配線−半導体レーザ（フォトダイオード）−ファイバ（１本）が直線配置となり、電気配線に折り曲げが生じない構成であることが望ましい。
【００２２】
しかしながら、特許文献１に開示される合分波器では入出力が同じ側となる構成とせざるを得ず、電気配線又は光ファイバのいずれかを折り曲げなければならない。
電気配線を折り曲げた場合は、電気反射が生じやすくなる。また、通常光ファイバはコアとクラッドとの屈折率の差が小さいため折り曲げると損失が大きくなってしまう。また光ファイバを折り曲げると場所をとるために電気配線の配置にも制約が生じてしまう。
【００２３】
特許文献２に開示される発明では、合分波器の入出力の方向を自由に選択できるものの、多波長を一括で合分波できない。さらに、特性の異なるフィルタを一列に並べる作業が必要となるため、モジュールの生産性が低くなってしまう。
【００２４】
このように、従来は、合分波器において光信号の波長に応じて生じる光路差を補正する多波長光送信モジュール、多波長光受信モジュール及び光路差補正モジュールは提供されていなかった。
【００２５】
本発明は、誘電体多層膜を用いた波長合分波器を内蔵した光送受信モジュールで、ひとかたまりの連続したデータを複数の波長の異なる波長信号に分割して伝送する上で、合分波器の光路差、光ファイバにおける波長分散が原因で生じる光路差を、光路差補正導波路を用いて補正することで、モジュールを小型化し、電気回路による遅延補償を用いることなく高効率で情報を伝送できる多波長光送信モジュール、多波長光受信モジュール及び光路差補正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】
【００２６】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、発振波長がそれぞれ異なる複数の発光素子と、各発光素子が発する光信号を合成する合波器とを備えた多波長光送信モジュールであって、各波長成分の光信号の合波器における光路差を補正する複数の導波路を備えた光路差補正部を、合波器と発光素子との間に設けたことを特徴とする多波長光送信モジュールを提供するものである。
【００２７】
上記本発明の第１の態様においては、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることが好ましい。又は、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることが好ましい。
【００２８】
また、上記本発明の第１の態様のいずれの構成においても、それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することが好ましい。
【００２９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、複数の波長成分からなる光信号を各波長成分に分離する分波器と、各波長成分の光信号を電気信号に変換する受光素子とを備えた多波長光受信モジュールであって、各波長成分の光信号の分波器における光路差を補正する複数の導波路を備えた光路差補正部を、分波器と受光素子との間に設けたことを特徴とする多波長光受信モジュールを提供するものである。
【００３０】
上記本発明の第２の態様においては、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることが好ましい。又は、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることが好ましい。
【００３１】
また、上記の本発明の第２の態様のいずれの構成においても、それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することが好ましい。
【００３２】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、複数の波長成分の光信号を一つに合成する合波器と、複数の波長成分を含む光信号を各波長成分の光信号に分離する分波器と、各波長成分の光信号の合波器及び分波器における光路差を補正する複数の導波路とを有する光路差補正モジュールを提供するものである。以上の構成においては、合波器と分波器とは、略同一構造であり、同一の光学基板上に線対称に配置されることが好ましい。
【００３３】
上記本発明の第３の態様においては、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ物理長が異なることが好ましい。又は、導波路は、各波長成分ごとにそれぞれ屈折率が異なることが好ましい。
【００３４】
上記本発明の第３の態様のいずれの構成においても、それぞれの導波路の屈折率を調整する手段をさらに有することが好ましい。
【００３５】
〔作用〕
合分波器の構成及び波長分散により生じた光路差を、光路差補正導波路を用いて補正することにより、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割する際に信号のズレが無くなり、電気回路を用いて信号遅延を補償する必要が無くなる。
また、本発明では、モジュール内の光路差を補償しているため、同じくモジュール内での光路差を補正した他のモジュールと組み合わせて用いることができる。本モジュールを使用する場合は、設計上光ファイバで生じる分散のみを考慮すればよく、伝送システムを構築する上での設計が容易である。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、電気回路による遅延補償を用いることなく高効率で情報を伝送できる多波長光送信・受信モジュールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
〔発明の原理〕
誘電体多層膜フィルタを用いたマイクロオプティクス構造の光送信モジュールにおいては、異なる波長の光信号を合成する合波器内で各波長の光信号に光路差が生じる。よって、本発明においては、光信号の波長に応じて実効光学長が異なる導波路を光路差補正部に設けることで、合波器における光路差をキャンセルする。
光送信モジュールに関しても同様であり、光信号の波長に応じて実効光学長が異なる導波路を光路差補正部に設けることで分波器内での各波長の光信号の光路差を打ち消す。
【００３８】
光路差補正部の光導波路は、無機材料、例えば、ガラス、３−５族半導体、２−６族半導体、カルコパイライトを用いて構成できる。また、ポリマー樹脂など有機高分子樹脂から構成されていても良い。ここで、ポリマー樹脂とは、ポリイミド系ポリマー、アリレンエーテル系ポリマー、シクロブテン系ポリマー、シルク（ＳｉＬＫ）、フッ素系ポリマー、パリレンＮ及びＦ、フッ化アモルファス炭素膜などであり、高速な電気配線を形成する上では、低誘電率・低誘電損失であることが好ましい。
導波路は無機材料であればＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）やスパッタリングによる製膜技術とフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を組み合わせることで形成できる。有機高分子であれば、スピンコーティングなどによる製膜技術とフォトリソグラフィ技術、エッチング技術を組み合わせて形成できる。なお、光路差補正部内の導波路もポリマー樹脂で形成し、電気配線部分のポリマー樹脂と材料を共通化する場合にはフッ素化ポリイミド、全フッ素化ポリイミド、重水素化ＰＭＭＡ、重水素化シリコーン、ベンゾシクロブテン、ＵＶシロキサン、ＵＶエポキシ樹脂、非晶質パーフルオロ樹脂、ＵＶアクリレート樹脂などを適用可能である。
【００３９】
以下、上記原理に基づく本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００４０】
〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す。
この多波長光送信モジュールは、それぞれ異なる発振波長の半導体レーザ１０１、１０２、１０３及び１０４を備えた４波長送信モジュールである。
多波長光送信モジュールは、合波器部１０５、光路差補正部１０６及び送信部１０７を有する。
【００４１】
送信部１０７は、半導体レーザ１０１〜１０４、電極配線基板１０８上に配置された高速電気配線１０９〜１１２及びレーザドライバ１１３を有する。
電極配線基板１０８は、エポキシやベークライトを材料としたプリント配線基板、セラミック基板、Ｓｉ基板、金属基板にポリマー樹脂をビルトアップに形成し、その上に銅などの電極配線を施した構成が用いられる。
【００４２】
合波器部１０５は、誘電体多層膜フィルタ１１４〜１１７、アレイレンズ１１８〜１２１、反射ミラー１２２、光ファイバ１２３及び集光レンズ１２４を有する。
合波器部１０５は、アレイレンズ１１８〜１２１が形成されたアレイレンズ基板１３１、四種類の誘電体多層膜フィルタを形成したフィルタ基板１３０、反射ミラー１２２が形成されたミラー基板１３２、光ファイバ側のレンズ１２４が形成されたレンズ基板１３３を接着剤などで張り合わせたのち、ダイシングソーで切り出すことで作製できる。フィルタ基板１３０は、接着剤などを用いてガラス基板に誘電体多層膜フィルタを貼り付けることによって形成した。
誘電体多層膜フィルタ１１４〜１１７は、４種類の波長の光信号を合波するためのフィルタである。
アレイレンズ１１８〜１２１は、光路差補正部からの光をコリメート光（平行光）に変えるためのレンズである。反射ミラー１２２は、光信号の光路を折り曲げて光ファイバ１２３へ入光させる。光ファイバ１２３は、光信号を他の装置へ導く伝送路である。集光レンズ１２４は、光信号を光ファイバ１２３のコアに結合する。
【００４３】
高速電気配線１０９〜１１２のいずれかを介してレーザドライバ１１３に電気信号が入力されると、レーザドライバ１１３は、入力元の高速電気配線に応じて半導体レーザ１０１〜１０４のいずれかを駆動し、光信号を出力させる。
すなわち、高速電気配線１０９を介してレーザドライバ１１３に電気信号が入力された場合には、レーザドライバ１１３は半導体レーザ１０１を駆動して光信号を出力させる。同様に、レーザドライバ１１３は、高速電気配線１１０を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ１０２を、高速電気配線１１１を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ１０３を、高速電気配線１１２を介して電気信号が入力された場合には、半導体レーザ１０４をそれぞれ駆動して光信号を出力させる。
【００４４】
半導体レーザ１０４から出力された波長λ４の光信号は、誘電体多層膜フィルタ１１７を透過したのち、ミラー１２２と誘電体多層膜フィルタ１１４〜１１６との間で合計６回反射されて光路が折り曲げられた後に集光レンズ１２４に入光し、光ファイバ１２３のコアに結合する。
また、半導体レーザ１０３から出力された波長λ３の光信号は、誘電体多層膜フィルタ１１６を透過したのち、ミラー１２２と誘電体多層膜フィルタ１１４〜１１５との間合計４回反射されて光路が折り曲げられた後に集光レンズ１２４に入光し、光ファイバ１２３のコアに結合する。
同様に、半導体レーザ１０２から出力された波長λ２の光信号は２回、半導体レーザ１０１から出力された波長λ１の光信号は０回光路が折り返された後に光ファイバ１２３のコアに結合する。
合波器部１０５においては、光路の折り返し回数が多いほど光路が長くなるため、各波長の光信号には所定の光路差が設定される。
【００４５】
光路差補正部１０６は、送信部１０７と合波器部１０５との間に設けられた平面光波回路１２５（ＰＬＣ：Planer Light Circuit）である。ＰＬＣ１２５は４本の実効的な光学長が異なる導波路１２６〜１２９から構成されており、各導波路の実効光学長は波長λ１〜λ４の各波長の光信号に対して合波基部１０５における光路差を打ち消す長さとなっている。
すなわち、合波器部１０５においては波長λ４の光信号の光路長が最も長くなるため、これ伝送する導波路１２９が最も短くなっている。また、合波器部１０５においては波長λ１の光信号の光路長が最も短くなるためこれを伝送する導波路１２６が最も長くなっている。
【００４６】
これにより、半導体レーザ１０１〜１０４のそれぞれから光ファイバ１２３までの光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【００４７】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【００４８】
〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図２に、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す。
この多波長光受信モジュールは、フォトダイオード（ＰＤ）２０１、２０２、２０３及び２０４を備えた４波長受信モジュールである。
本実施形態において、多波長光受信モジュールは、分波器部２０５、光路差補正部２０６及び受信部２０７を有する。
【００４９】
受信部２０７は、ＰＤ２０１〜２０４、電極配線基板２０８上に配置された高速電気配線２０９〜２１２及びアンプ２１３を有する。
電極配線基板２０８は、エポキシやベークライトを材料としたプリント配線基板、セラミック基板、Ｓｉ基板、金属基板にポリマー樹脂をビルトアップに形成し、その上に銅などの電極配線を施した構成が用いられる。
【００５０】
分波器部２０５は、誘電体多層膜フィルタ２１４〜２１７、アレイレンズ２１８〜２２１、反射ミラー２２２、光ファイバ２２３及び集光レンズ２２４を有する。
分波器部２０５は、アレイレンズ２１８〜２２１が形成されたアレイレンズ基板２３１、四種類の誘電体多層膜フィルタを形成したフィルタ基板２３０、反射ミラー２２２が形成されたミラー基板２３２、光ファイバ側のレンズ２２４が形成されたレンズ基板２３３を接着剤などで張り合わせたのち、ダイシングソーで切り出すことで作製できる。フィルタ基板２３０は、接着剤などを用いてガラス基板に誘電体多層膜フィルタを貼り付けることによって形成した。
【００５１】
誘電体多層膜フィルタ２１４〜２１７は、４種類の波長を分波するためのフィルタである。
コリメートレンズ２２４は、光ファイバからの光をコリメート光に変えるためのレンズである。反射ミラー２２２は、光信号の光路を折り曲げて光路差補正部２０５の導光路へ入光させる。光ファイバ２２３は、他の装置からの光信号をモジュール内へ導く伝送路である。アレイレンズ２１８〜２２１は、光信号を光路差補正部２０６の各導光路２２６〜２２９にそれぞれ結合するためのレンズである。
【００５２】
上記の説明からも明らかなように、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールは、第１の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの半導体レーザ１０１〜１０４をフォトダイオード２０１〜２０４に置き換え、レーザドライバ１１３をアンプ２１３に置き換えた構成である。
【００５３】
光ファイバ２２３から入射した光信号は、誘電体多層膜フィルタ２１４〜２１７において波長λ１、λ２、λ３及びλ４の光信号にそれぞれ分離される。最初に分離された波長λ１の光信号は、最初の誘電体多層膜フィルタ２１４を透過した後はそのままアレイレンズ２１８を透過し、光路差補正部２０６へ入光する。また、波長λ２の光信号は、誘電体多層膜フィルタ２１４及び反射ミラー２２２において合計２回反射された後に誘電体多層膜フィルタ２１５及びアレイレンズ２１９を透過し光路差補正部２０６へ入光する。波長λ３の光信号は、誘電体多層膜フィルタ２１４、反射ミラー２２２、誘電体多層膜フィルタ２１５及び反射ミラー２２２で合計４回反射されたのち、誘電体多層膜フィルタ２１６及びアレイレンズ２２０を透過して光路差補正部２０６へ入光する。また、波長λ４の光信号は、同様に誘電体多層膜フィルタ２１４〜２１６と反射ミラー２２２２とで合計６回反射された後、誘電体多層膜フィルタ２１７及びアレイレンズ２２１を透過して光路差補正部２０６へ入光する。
すなわち、分波器部２０５では、光路の折り返しの回数に応じて光路長が長くなるため、波長の異なる光信号の間に光路差が生じる。
【００５４】
光路差補正部２０６は、受信部２０７と分波器部２０５との間に設けられた平面光波回路である。ＰＬＣ２２５は４本の実効的な光学長が異なる導波路２２６〜２２９から構成されており、各導波路の実効光学長は波長λ１〜λ４の各波長の光信号に対して分波器部２０５における光路差を打ち消す長さとなっている。
すなわち、分波器部２０５においては波長λ４の光信号の光路長が最も長くなるため、これ伝送する導波路２２９が最も短くなっている。また、分波器部２０５においては波長λ１の光信号の光路長が最も短くなるためこれを伝送する導波路２２６が最も長くなっている。
【００５５】
フォトダイオード２０１〜２０４は、光路差補正部２０６からの光信号が入力されると、受光した光に応じた電気信号をアンプ２２３へ出力し、アンプ２１３はこの電気信号を増幅して高速電気回線２０９〜２１２へ出力する。
【００５６】
このように、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールにおいては、光ファイバ２２３からフォトダイオード２０１〜２０４までの光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【００５７】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【００５８】
〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図３に、本実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す。
この多波長光送信モジュールは、それぞれ異なる発振波長の半導体レーザ３０１、３０２、３０３及び３０４を備えた４波長光送信モジュールである。
多波長光送信モジュールは、合波器部３０５、光路差補正部３０６及び送信部３０７を有する。
【００５９】
送信部３０７は、半導体レーザ３０１〜３０４、電極配線基板３０８上に配置された高速電気配線３１０〜３１２及びレーザドライバ３１３を有する。
電極配線基板３０８は、第１の実施形態と同様に、エポキシやベークライトを材料としたプリント配線基板、セラミック基板、Ｓｉ基板、金属基板にポリマー樹脂をビルトアップに形成し、その上に銅などの電極配線を施した構成が用いられる。
【００６０】
合波器部３０５は、誘電体多層膜フィルタ３１４〜３１６、アレイレンズ３１８〜３２１、反射ミラー３１７及び集光レンズ３２２を有する。
合波器部３０５は、アレイレンズ３１８〜３２１及び集光レンズ３２２が形成されたアレイレンズ基板３２８、三種類の誘電体多層膜フィルタ３１４〜３１６がそれぞれ形成されたフィルタ基板３２９〜３３１、反射ミラーが形成されたミラー基板３３２を接着剤などで張り合わせたのち、ダイシングソーで切り出すことで作製できる。フィルタ基板３２９〜３３１は、接着剤などを用いてガラス基板に誘電体多層膜フィルタ３１４〜３１６をそれぞれ貼り付けることによって形成した。
誘電体多層膜フィルタ３１４〜３１６は、４種類の波長を合波するためのフィルタである。
アレイレンズ３１８〜３２１は、光路差補正部３０６からの光をコリメート光に変えるためのレンズである。反射ミラー３１７は、光信号の光路を折り曲げる。集光レンズ３２２は、光信号を導波路３２７に結合する。
【００６１】
高速電気配線３０９〜３１２のいずれかを介してレーザドライバ３１３に電気信号が入力されると、レーザドライバ３１３は、入力元の高速電気配線に応じて半導体レーザ３０１〜３０４のいずれかを駆動し、光信号を出力させる。
すなわち、高速電気配線３０９を介してレーザドライバ３１３に電気信号が入力された場合には、レーザドライバ３１３は半導体レーザ３０１を駆動して光信号を出力させる。同様に、レーザドライバ３１３は、高速電気配線３１０を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ３０２を、高速電気配線３１１を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ３０３を、高速電気配線３１２を介して電気信号が入力された場合には、半導体レーザ３０４をそれぞれ駆動して光信号を出力させる。
【００６２】
半導体レーザ３０４から出力された波長λ４の光信号は、アレイレンズ３２１を透過した後、三枚の誘電体多層膜フィルタ３１４，３１５及び３１６を透過したのちに反射ミラー３１７によって反射される。この反射光は、再び誘電体多層膜フィルタ３１４〜３１６を透過し、集光レンズ３２２によって導波路３２７に結合する。波長λ３の光信号は、二枚の誘電体多層膜フィルタ３１４及び３１５を透過したのち、誘電体多層膜フィルタ３１６によって反射される。この反射光は、再び誘電体多層膜フィルタ３１４及び３１５を透過し、集光レンズ３２２によって導波路３２７に結合する。波長λ２の光信号は、誘電体多層膜フィルタ３１４を透過したのちに、誘電体多層膜フィルタ３１５によって反射される。この反射光は、誘電体多層膜フィルタ３１５を再び透過した後に、集光レンズ３２２によって導波路３２７に結合する。波長λ１の光信号は、誘電体多層膜フィルタ３１４によって反射されたのち、集光レンズ３２２によって導波路３２７に結合する。
このように、合波器部３０５においては、光路の折り返し位置が波長によって異なるため、各波長の光信号には所定の光路差が設定される。
【００６３】
光路長補正部３０６は、送信部３０７と合波器部３０５との間に設けられた平面光波回路である。ＰＬＣは５本の導波路から構成され、そのうちの４本は（３２３〜３２６）実効的な光学長が異なり、各導波路の実行光学長は波長λ１〜λ４の各波長の光信号に対して合波器部３０５における光路差を打ち消す長さとなっている。
すなわち、合波器部１０５においては波長λ４の光信号の光路長が最も長くなるため、これ伝送する導波路３２６が最も短くなっている。また、合波器部３０５においては波長λ１の光信号の光路長が最も短くなるためこれを伝送する導波路３２３が最も長くなっている。
導波路３２７は、合波器部３０５から出力された光信号の進行方向を１８０度反転させるために用いられる。
【００６４】
従来技術でも説明したように、誘電体多層膜フィルタは光学基板を張り合わせて切断するだけで製造できるため、量産性に優れる。しかし、従来技術による合波器は、入力側と出力側とが同じ側とあるため、標準化（ＸＦＰなど）が進むモジュールに対応させようとすると電気配線又は光ファイバを折り曲げる必要があった。
また、通常の光ファイバは、コアとクラッドとで屈折率の差が小さいため、折り曲げると損失が大きくなってしまうことに加え、配置に要するスペースが大きくなってしまいモジュール内での電気配線のレイアウト上で制約が生じてしまう。
【００６５】
本実施形態においては、合波器部での各波長の光信号の光路差を補正することができ、また、導波路で光信号の入出力方向を反転させるため量産性も高い。しかも、電気コネクタ−電気配線−レーザドライバ−電気配線−半導体レーザ−光ファイバが直線配置となるため、良好な高周波特性を得られる。
【００６６】
〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。図４に、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す。
この多波長光受信モジュールは、フォトダイオード（ＰＤ）４０１、４０２、４０３及び４０４を備えた４波長受信モジュールである。
本実施形態において、多波長光受信モジュールは、分波器部４０５、光路差補正部４０６及び受信部４０７を有する。
【００６７】
受信部４０７は、ＰＤ４０１〜４０４、電極配線基板４０８上に配置された高速電気配線４０９〜４１２及びアンプ４１３を有する。
【００６８】
なお、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールは、第３の実施形態にかかる多波長光送信モジュールにおいて、半導体レーザ３０１〜３０４及びレーザドライバ３１３をそれぞれフォトトランジスタ４０１〜４０４及びアンプ４１３に置き換えた構成であるといえる。
その動作については、光信号の入出力方向が逆となること以外は第３の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００６９】
本実施形態にかかる多波長光受信モジュールにおいては、光ファイバ４２３からフォトダイオード４０１〜４０４での光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【００７０】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【００７１】
〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。図５に、本実施形態にかかる多波長光送受信モジュールの構成を示す。
本実施形態にかかる多波長光送受信モジュールは、合分波器部５０１及び光路差補正部５０２を有する。合分波器部５０１は、上記特許文献１と同様の合分波器が二つ、線対称に（並列に）一括形成された構成である。
合分波器部５０１は、アレイレンズ５１６が形成されたアレイレンズ基板５１１、誘電体多層膜フィルタ５１７、５１８及び５１９がそれぞれ形成された三種類のフィルタ基板５１２、５１３及び５１４、反射ミラー５２０が形成されたミラー基板５１５を接着剤などで貼り合わせたのち、ダイシングソーで切り出すことによって形成できる。光路差補償モジュールにおいて二つの合分波器が線対称な構成を有し共通の光学基板から構成されることで、二つの合分波器を一括して作製することができ生産性が向上する。また、二つの合分波器を個別に用意する場合に比べ、光路差補正部との光学結合上のアライメントの数を減らすことができる。
【００７２】
光路差補正部５０２は、波長分散と伝送距離とに応じた光路差を生じさせるためのＰＬＣ導波路５０３、５０４、５０５及び５０６と、合分波器部５０１へ光信号を入力するための導波路５０８と、合分波器部５０２から光信号を出力するための導波路５０９とを有する。
【００７３】
発振波長が異なる４種類の光信号（λ１、λ２、λ３、λ４）は、光ファイバ５０９から光路差補正部５０２へ一括して入力されたのち、導波路５０８を介して合分波器部５０１へ入力される。合分波器部５０１へ入力された光信号は、誘電体多層膜フィルタ５１７、５１８及び５１９によって波長ごとに異なる光路に導かれ、光路差が設定される。
波長ごとに分離された光信号は、それぞれ導波路５０３〜５０６に入力されたのち再び光路差補正部５０１へ入力される。光路差補正部５０１へ再度入力された光信号は、
誘電体多層膜フィルタ５１７、５１８及び５１９によって合波され、導波路５０７を経て光ファイバ５１０へと出力される。
【００７４】
このような構成をとることにより、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して長距離伝送する上でも、信号のずれを補正できるため、信号のずれを補償するための電気回路が不要となり、消費電力が削減される。
【００７５】
〔第６の実施形態〕
本発明を好適に実施した第６の実施形態について説明する。図６に、本実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す。この多波長光送信モジュールは、それぞれ異なる発振波長の半導体レーザ６０１、６０２、６０３及び６０４を備えた４波長送信モジュールである。
多波長光送信モジュールは、合波器部６０５、光路差補正部６０６及び送信部６０７を有する。
【００７６】
送信部６０７は、電極基板配線上に配置された高速電気配線６０８、６０９、６１０及び６１１と、半導体レーザ６０１、６０２、６０３及び６０４と、レーザドライバ６１２とを有する。
不図示の装置からの電気信号が高速電気配線６０８〜６１１のいずれかを介してレーザドライバ６１２へと入力されると、レーザドライバ６１２は、λ１〜λ４の各波長に対応した半導体レーザ６０１〜６０４を駆動する。これにより、レーザドライバ６１２へ入力された電気信号は、光信号に変換される。
【００７７】
合波器部６０５は、誘電体多層膜フィルタ６１３〜６１６、アレイレンズ６１７〜６２０、反射ミラー６２１、集光レンズ６２２を有する。誘電体多層膜フィルタ６１３〜６１６は、四種類の波長を合波するためのフィルタである。アレイレンズ６１７〜６２０は、光路差補正部６０６から出力されてきた光をコリメート光に変換するための光学素子である。反射ミラー６２１は、光信号の光路を折り曲げるための光学素子である。集光レンズ６２２は、四種類の光信号を合波した光を光ファイバのコアに結合するための光学素子である。
【００７８】
波長λ４の光信号は、誘電体多層膜フィルタ６１６を透過したのち、反射ミラー６２１と誘電体多層膜フィルタ６１３、６１４及び６１５とで合計６回反射されたのち、集光レンズ６２２を介して光ファイバに結合する。また、波長λ３の光信号は、誘電体多層膜フィルタ６１５を透過した後、反射ミラー６２１と誘電体多層膜フィルタ６１３及び６１４とで合計４回反射されたのち、集光レンズ６２２を介して光ファイバに結合する。波長λ２の光信号は、誘電体多層膜フィルタ６１４を透過したのち、反射ミラー６２１と誘電体多層膜フィルタ６１３とで合計２回反射されたのちに集光レンズ６２２を介して光ファイバに結合する。波長λ１の光信号は、誘電体多層膜フィルタ６１３を透過し、集光レンズ６２２を介して光ファイバに結合する。
このように、合波器部６０５においては、光信号の波長によって光路の折り返し回数が異なるため、各波長の信号間に光路差が生じる。
【００７９】
光路差補正部６０６は、送信部６０７と合波器部６０５との間に設けられた平面光波回路（ＰＬＣ：Planer Light Circuit）である。ＰＬＣは４本の実効的な光学長が異なる導波路６２３〜６２６から構成されている。
【００８０】
各導波路６２３〜６２６は、物理的な長さは同じであるが、実効屈折率は異なっている。屈折率は、材料のバンドギャップが大きくなるほど小さくなる傾向にあり、半導体材料の一つであるＩｎＰの３．２を最大とし、ガラスやポリマー樹脂の１．５を最小とする範囲内で任意の値に設定できる。また、物理的な長さが同じで屈折率の異なる二つの導波路における光路差は、物理長が長くなるほど大きくなる。
【００８１】
よって、本実施形態においては、合波器部６０５での光路が最も長い波長λ４の光信号が伝わる導波路６２６は、四本の導波路のなかで屈折率を最も小さくして実効光路長を最も短くする。また、合波器部６０５での光路長が最も短い波長λ１の光信号が伝わる導波路６２３については、四本の導波路のなかで屈折率を最も大きくして実効光路長を最も長くする。
【００８２】
各導波路の実効光路長は波長λ１〜λ４の各波長の光信号に対して合波基部６０５における光路差を打ち消す長さとなっている。
すなわち、合波器部６０５においては波長λ４の光信号の光路長が最も長くなるため、これ伝送する導波路６２６が最も短くなっている。また、合波器部６０５においては波長λ１の光信号の光路長が最も短くなるためこれを伝送する導波路６２３が最も長くなっている。
これにより、半導体レーザ６０１〜６０４のそれぞれから光ファイバまでの実質的な光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなる。
【００８３】
このような構成をとることにより、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して長距離伝送する上でも、信号のずれを補正できるため、信号のずれを補償するための電気回路が不要となり、消費電力が削減される。
【００８４】
〔第７の実施形態〕
本発明を好適に実施した第７の実施形態について説明する。図７に、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す。
この多波長光受信モジュールは、第６の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの半導体レーザ６０１〜６０４をフォトダイオード７０１〜７０４で置き換え、レーザドライバ６１３をアンプ７１３で置き換えた構成とほぼ同じである。
その動作については、光信号の入出力方向が逆となること以外は第６の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００８５】
光ファイバ７２３からフォトダイオード７０１〜７０４までの光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【００８６】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【００８７】
〔第８の実施形態〕
本発明を好適に実施した第８の実施形態について説明する。図８に、本実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す。この多波長光送信モジュールは、それぞれ異なる発振波長の半導体レーザ８０１、８０２、８０３及び８０４を備えた４波長送信モジュールである。
多波長光送信モジュールは、合波器部８０５、光路差補正部８０６及び送信部８０７を有する。
【００８８】
送信部８０７は、電極基板配線８０８上に配置された高速電気配線８０９、８１０、８１１及び８１２と、半導体レーザ８０１、８０２、８０３及び８０４と、レーザドライバ８１３とを有する。
【００８９】
不図示の装置からの電気信号が高速電気配線８０９〜８１２のいずれかを介してレーザドライバ８１３へと入力されると、レーザドライバ８１３は、λ１〜λ４の各波長に対応した半導体レーザ８０１〜８０４を駆動する。これにより、レーザドライバ８１３へ入力された電気信号は、光信号に変換される。
【００９０】
合波器部８０５は、誘電体多層膜フィルタ８１４〜８１６、アレイレンズ８１８〜８２１、反射ミラー８１７、集光レンズ８２２を有する。誘電体多層膜フィルタ８１４〜８１６は、四種類の波長を合波するためのフィルタである。アレイレンズ８１８〜８２１は、光路差補正部８０６から出力されてきた光をコリメート光に変換するための光学素子である。反射ミラー８１７は、光信号の光路を折り曲げるための光学素子である。集光レンズ８２２は、四種類の光信号を合波した光を導波路８３１に結合するための光学素子である。
【００９１】
高速電気配線のいずれかを介してレーザドライバ８１３に電気信号が入力されると、レーザドライバ８１３は、入力元の高速電気配線に応じて半導体レーザ８０１〜８０４を駆動し、光信号を出力させる。
すなわち、高速電気配線８０９を介してレーザドライバ８１３に電気信号が入力された場合には、レーザドライバ８１３は半導体レーザ８０１を駆動して光信号を出力させる。同様に、レーザドライバ８１３は、高速電気配線８１０を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ８０２を、高速電気配線８１１を介して電気信号が入力された場合には半導体レーザ８０３を、高速電気配線８１２を介して電気信号が入力された場合には、半導体レーザ８０４をそれぞれ駆動して光信号を出力させる。
【００９２】
半導体レーザ８０４から出力された波長λ４の光信号は、アレイレンズ８２１を透過した後、三枚の誘電体多層膜フィルタ８１４、８１５及び８１６を透過したのちに反射ミラー８１７によって反射される。この反射光は、再び誘電体多層膜フィルタ８１４〜８１６を透過し、集光レンズ８２２によって導波路８３１に結合する。また、波長λ３の光信号は、二枚の誘電体多層膜フィルタ８１４及び８１５を透過したのち、誘電体多層膜フィルタ８１６によって反射される。この反射光は、再び誘電体多層膜フィルタ８１４及び８１５を透過し、集光レンズ８２２によって導波路８３１に結合する。波長λ２の光信号は、誘電体多層膜フィルタ８１４を透過したのちに、誘電体多層膜フィルタ８１５によって反射される。この反射光は、誘電体多層膜フィルタ８１４を再び透過した後に、集光レンズ８２２によって導波路８３１に結合する。波長λ１の光信号は、誘電体多層膜フィルタ８１４によって反射されたのち、集光レンズ８２２によって導波路８３１に結合する。
このように、合波器部８０５においては、光路の折り返し位置が波長によって異なるため、各波長の光信号には所定の光路差が設定される。
【００９３】
光路長補正部８０６は、合波器部８０５における光路差を補正するために、送信部８０７と合波器部８０５とに隣接して配置されたＰＬＣである。ＰＬＣは５本の導波路から構成され、そのうちの四本（８２３〜８２６）の真上には、ヒータ８２７〜８３０がそれぞれ設けられている。ヒータ８２７〜８３０は、Ｐｔなどの薄膜金属を用いて構成されており、加熱により導波路８２３〜８２６それぞれの屈折率を変化させる。
【００９４】
導波路８２３〜８２６は、等価屈折率が等しく長さが異なっており、合波器部８０５とは逆の光路差を生じさせている。すなわち、光路差補正部８０６においては、波長λ１の光信号が伝わる導波路８２３が最も長く、波長λ４の光信号が伝わる導波路８２６が最も短くなっている。これにより、半導体レーザ８０１〜８０４のそれぞれから光ファイバ８３２までの実効光路長がλ１〜λ４のいずれでも等しくなるようにしている。また、導波路８２３〜８２６は、光路を９０度変換する役割をも兼ねている。さらに、導波路９３１は、合波器部８０５から戻ってきた光信号の進行方向を９０度変換する。
【００９５】
本実施形態にかかる多波長光送信モジュールにおいては、半導体レーザ１０１〜１０４のそれぞれから光ファイバ１２３までの光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【００９６】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【００９７】
本実施形態においては、光路長補正部８０６内の導波路８２３〜８２６のそれぞれにヒータ８２７〜９３０を設けたことによって、各導波路の光路長を調整することができる。よって、波長分散による光路長差が大きい場合にも、導波路の屈折率を変えることで対応可能である。
また、ここでは、光路差補正部８０６における導波路８２３〜８２６の物理長が異なる構成を例にして説明したが、導波路８２３〜８２６の物理長を等しくし、ヒータ８２７〜９３０による加熱の具合を制御することで、各導波路の透過屈折率を制御し、実効的な光路長を変えるようにしても良い。
【００９８】
〔第９の実施形態〕
本発明を好適に実施した第９の実施形態について説明する。図９に、本実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す。
この多波長光受信モジュールは、第８の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの半導体レーザ８０１〜８０４をフォトダイオード９０１〜９０４で置き換え、レーザドライバ８１３をアンプ９１３で置き換えた構成といえる。
その動作については、光信号の入出力方向が逆となること以外は第８の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【００９９】
光ファイバ９２３からフォトダイオード９０１〜９０４までの光路長は、λ１〜λ４のいずれについても同じ長さとなるため、ひとかたまりの連続したデータを複数の異なる波長信号に分割して伝送する上で信号のずれを補正できる。
【０１００】
特に、波長分散によるずれを考慮する必要のない短い伝送路（コンピュータ内部など）においては、信号ズレを補償するための電気回路が不要となるため、消費電力を低減できる。また、信号ずれを補償するためにデータ間に挿入していたバッファが不要となるため、伝送効率を向上させることができる。
【０１０１】
なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれらに限定されることはない。
例えば、上記各実施形態では、光路長補正部と異なる基板に送信部や受信部が配置された構成を例に説明したが、送信部や受信部は光路長補勝負と同一の基板に配置されていても良い。
また、上記各実施形態においては、４波長の送信・受信モジュールについて説明したが、これは多重する波長数を限定するものではない。
また、導波路にヒータを設け、加熱により導波路の実効光路長を調整する構成は第９の実施形態においてのみ説明したが、他の実施形態においても導波路を加熱するためのヒータを備えた構成としても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【実施例】
【０１０２】
図３に示す構成を例として、本発明の実施例について説明する。
λ１＝１．２９０μｍ、λ２＝１．３１０μｍ、λ３＝１．３３０μｍ、λ４＝１．３５０μｍの四つの異なる発振波長の半導体レーザ３０１、３０２、３０３、３０４を搭載した４波長送信モジュールの例である。
多波長光送信モジュールは、大きく分けると三つの部分から構成されており、合波器部３０５、光路差補正部３０６及び送信部３０７からなる。
【０１０３】
合波器部３０５は、波長λ１〜λ４の全ての光を反射する誘電体多層膜フィルタからなるミラー３１７を形成した透明ガラス基板３３２、波長λ４のみを透過し、波長λ１〜λ３の光を反射する誘電体多層膜フィルタ３１６を形成した透明ガラス基板３３１、波長λ３及びλ４の光を透過し、波長λ１及びλ２の光を反射する誘電体多層膜フィルタ３１５を形成した透明ガラス基板３３０、波長λ２、λ３及びλ４の光を透過し、波長λ１の光を反射する誘電体多層膜フィルタ３１４を形成した透明ガラス基板３２９、アレイレンズ３１８、３１９、３２０、３２１及び集光レンズ３２２を形成した透明ガラス基板を順次ガラスと同じ屈折率を有する接着剤で貼り合わせたのち、ダイシングソーで切り出した。誘電体多層膜フィルタを形成した各透明ガラス基板の厚さは、１．８ｍｍ、アレイレンズ基板のガラス厚さはアレイレンズの焦点距離に合わせて１ｍｍとした。レンズはフレネルレンズで、レンズの中心に基板に垂直に入射した光は、分波器内で５度の傾きを持つように設計した。
【０１０４】
送信部３０７及び光路差補正部３０６は、共通のＳｉ基板を用い、ＣＶＤによりガラス形成し、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて導波路を形成した。ここで、ＰＬＣを小型化するために、コアとクラッドとの間の屈折率差を１．５％とし、小さな曲率の導波路でも損失が少なくなるように配慮した。送信部３０７になる場所のガラス及びＳｉ基板の一部をエッチング技術によって取り除き、送信部３０７の全面にＣｕなどの金属を形成し、感光性のポリマー樹脂からなる絶縁膜をフォトリソグラフィ技術を用いて送信部３０７にのみ形成し、Ｃｕなどの金属で電極配線を形成した。
レーザドライバ３１３と半導体レーザ３０１〜３０４とをアライメント装置で電極配線上に融着実装することにより、送信部３０７及び光路差補正部３０６を形成した。
【０１０５】
半導体レーザ３０１〜３０４と導波路とは、高さ及び方向精度をポリマー樹脂の厚さで制御し、水平方向をアライメント装置の精度で制御し、光学的に直接結合した。
【０１０６】
光路差補正部３０６と合波器部３０７との光学的な結合は、次の手順で行った。まず、光路差補正部３０６の入出力変換導波路３２７にファイバを両側から近づけ、結合効率をモニタしながら片側のファイバを接着剤で固定した。次に、発振波長がそれぞれλ１及びλ４の半導体レーザ３０１及び３０４に通電しながら、結合効率をモニタしつつ合波器部３０５と光路差補正部３０６とを接着剤で固定した。
【０１０７】
合波器部３０５では、波長λ４の光信号はアレイレンズ３２１を透過した後、３枚の誘電体多層膜フィルタ３１４、３１５及び３１６を透過し、ミラー３１７で反射され、さらに３枚の誘電体多層膜フィルタを経たのち集光レンズを介して導波路に結合する。波長λ３の光信号は、２枚の誘電体多層膜フィルタを３１４及び３１５を透過し、誘電体多層膜フィルタ３１６において反射されたのち、再び誘電体多層膜フィルタ３１４及び３１５を透過してから集光レンズを介して導波路に結合する。波長λ２の光信号は、誘電体多層膜フィルタ３１４を通過したのち誘電体多層膜フィルタ３１５で反射され、再び誘電体多層膜フィルタ３１４を透過した後に集光レンズを介して導波路に結合する。波長λ１の光信号は、誘電体多層膜フィルタ３１４によって反射された後に導波路に結合する。波長λ１の光信号と波長λ４の光信号とでは、実効的な真空中での光路差は１８ｍｍとなった。
【０１０８】
光路差補正部３０６では、四本の導波路３２３、３２４、３２５及び３２６を用いて、λ１からλ４の各波長に対し、合波器で生じる光路差を補正した。すなわち、光路差補正部３０６では、波長λ１の光信号の光路長を長く、波長λ４の光信号の光路長を短く補正し、半導体レーザ３０１〜３０４のそれぞれから光ファイバまでの光路長がどの波長についても等しくなるようにした。また、合波器部３０５から戻ってきた光信号の入出力方向を入出力変換導波路３２７によって１８０度反転した。
【０１０９】
これにより、λ１、λ２、λ３及びλ４の各波長の光信号について光路長が等しくなるとともに、電気コネクタＩＣ−電気配線−ＬＤ−光ファイバという直線配置が実現される。
【０１１０】
上記同様にして多波長光受信モジュールを構成し、３ｍの距離で４０Ｇ×４ｃｈの伝送実験を行ったところ、電気的な遅延補償をしなくても連続データをエラーなく送受信できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、伝送距離数十ｃｍの短距離伝送から１００ｋｍを超える長距離伝送まで適用可能である。すなわち、光通信網の基幹系、アクセス系のみならずコンピュータ内部にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す図である。
【図２】本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す図である。
【図３】本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す図である。
【図４】本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す図である。
【図５】本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかる多波長光送受信モジュールの構成を示す図である。
【図６】本発明を好適に実施した第６の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す図である。
【図７】本発明を好適に実施した第７の実施形態にかかる多波長光受信モジュールの項構成を示す図である。
【図８】本発明を好適に実施した第８の実施形態にかかる多波長光送信モジュールの構成を示す図である。
【図９】本発明を好適に実施した第９の実施形態にかかる多波長光受信モジュールの構成を示す図である。
【図１０】従来技術による合分波器の構成を示す図である。
【図１１】従来技術による合分波器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１、１０２、１０３、１０４、３０１、３０２、３０３、３０４、６０１、６０２、６０３、６０４、８０１、８０２、８０３、８０４    半導体レーザ
１０５、３０５、６０５、８０５    合波器部
１０６、２０６、３０６、４０６、５０２、６０６、７０６、８０６、９０６    光路差補正部
１０７、３０７、６０７、８０７    送信部
１０８    電極配線基板
１０９、１１０、１１１、１１２、２０９、２１０、２１１、２１２、３０９、３１０、３１１、３１２、４０９、４１０、４１１、４１２、６０８、６０９、６１０、６１１、７０８、７０９、７１０、７１１、８０９、８１０、８１１、８１２、９０９、９１０、９１１、９１２    高速電気回線
１１３、３１３、６１３、８１３    レーザドライバ
１１４、１１５、１１６、１１７、２１４、２１５、２１６、２１７、３１４、３１５、３１６、３１７、４１４、４１５、４１６、４１７、５１７、５１８、５１９、５２０、６１３、６１４、６１５、６１６、７１３、７１４、７１５、７１６、８１４、８１５、８１６、８１７、９１４、９１５、９１６、９１７    誘電体多層膜フィルタ
１１８、１１９、１２０、１２１、２１８、２１９、２２０、２２１、３１８、３１９、３２０、３２１、４１８、４１９、４２０、４２１、６１７、６１８、６１９、６２０、７１８、７１９、７２０、７２１、８１８、８１９、８２０、８２１、９１８、９１９、９２０、９２１    アレイレンズ
１２２    反射レンズ
１２３    光ファイバ
１２４、３２２、６２２、８２２    集光レンズ
１２５、２２５    ＰＬＣ
１２６、１２７、１２８、１２９、２２６、２２７、２２８、２２９、３２３、３２４、３２５、３２６、３２７、４２３、４２４、４２５、４２６、４２７、５０３、５０４、５０５、５０６、５０７、５０８、６２３、６２４、６２５、６２６、７２３、７２４、７２５、７２６、８２３、８２４、８２５、８２６、９２３、９２４、９２５、９２６    導波路
１３０、２３０、３２９、３３０、３３１、４２９、４３０、４３１、５１２、５１３、５１４    フィルタ基板
１３１、２３１、３２８、４２８、５１１    アレイレンズ基板
１３２、２３２、３３２、４３２、５１５    ミラー基板
１３３、２３３    レンズ基板
２０１、２０２、２０３、２０４、４０１、４０２、４０３、４０４、７０１、７０２、７０３、７０４、９０１、９０２、９０３、９０４    フォトダイオード（ＰＤ）
２０５、４０５、７０５、９０５    分波器部
２０７、４０７、７０７、９０７    受信部
２１３、４１３、７１３、９１３    アンプ
２２４、４２２、７２２、９２２    コリメートレンズ
５０１    合分波器部
【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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