(57)【要約】【課題】反射戻り光のない高速光通信用の安価な光モジュールの提供。【解決手段】  光モジュール１は、ＬＤ１１から出力された偏波方向が所定方向である送信光を光フィルタ１４で反射し、入射方向によらず同方向に偏波方向を回転する回転子４０ａ及び特定の偏波方向の光のみ透過する偏光子４０ｂを順に透過させ、光ファイバ２１ａに出力するものである。光フィルタ１４が、送信光の波長に関し、偏波方向が所定方向である光を反射し、偏波方向が所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、光ファイバ２１ａ側からの反射戻り光を、偏光子４０ｂ及び回転子４０ａを順に透過させ、偏波方向が所定方向と異なる偏光とし、光学フィルタ１４を透過させることにより、反射戻り光がＬＤ１１に達するのを防ぐ。【選択図】図１
2012027410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードから出力された偏波方向が所定方向である送信光を光フィルタで反射し、入射方向によらず同方向に偏波方向を回転する回転子及び特定の偏波方向の光のみ透過する偏光子を順に透過させ、光ファイバに出力する光モジュールであって、
前記光フィルタは、前記送信光の波長に関し、偏波方向が前記所定方向である光を反射し、偏波方向が前記所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、
前記光ファイバ側からの反射戻り光を、前記偏光子及び前記回転子を順に透過させ、偏波方向が前記所定方向と異なる偏光とし、前記光フィルタを透過させることにより、前記反射戻り光が前記レーザダイオードに達するのを防ぐことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
フォトダイオードと、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタと、を備え、前記波長合分波フィルタが、前記送信光を透過し、前記光ファイバからの受信光を反射し前記フォトダイオードに受光させるように、前記偏光子と前記光ファイバの間の光路中に設けられた双方向光モジュールであることを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザ素子を備えた、光通信で利用される光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信に用いられる、半導体レーザ（ＬＤ:Laser Diode）を備えた光モジュールにおいて、ＬＤから光信号の伝送路である光ファイバへの光路上で反射が発生し、反射戻り光となってＬＤへ戻ると、ＬＤのレーザ発振が不安定となる。これを防ぐために、光モジュールではＬＤの反射戻り光対策を施しておく必要がある。
【０００３】
反射戻り光対策としては、一方向からの光（送信光）は損失なく透過させるが、逆方向からの光（反射戻り光）を遮断し透過させない機能、すなわち光の一方向透過機能を有するアイソレータを、ＬＤと光ファイバとの間に配設する方法が考えられる。
図６及び図７は、特許文献１に開示の光モジュールで用いられるアイソレータを説明する図である。
【０００４】
図６に示すように、光アイソレータ１００は、透過する光の偏波方向を４５度回転するファラデー回転子１００ａ、所定の偏波方向を有する光のみを透過する偏光子１００ｂ，１００ｃから構成されている。なお、本明細書では、ＬＤ１０１からの送信光が進む方向を順方向及びこの送信光の反射戻り光が進む方向を逆方向といい、図６における紙面と垂直方向であるＬＤ１０１の発振偏波方向をＡ方向という。ファラデー回転子１００ａは、順方向と逆方向で偏波方向を同方向に、Ａ方向に対して４５度回転し、また、偏光子１００ｂは、偏波方向がＡ方向に対して０度の光のみを透過するように配設され、偏光子１００ｃは、偏波方向がＡ方向に対して４５度の光のみを透過するように配設されている。
【０００５】
ＬＤ１０１から出射された送信光は、図７（Ａ）に示すように、特定の方向すなわちＡ方向に振動する偏光であり、偏光子１００ｂを透過された後もその偏波方向は変わらず、図７（Ｂ）に示すようにＡ方向のままである。また、偏光子１００ｂを透過しファラデー回転子１００ａを透過した送信光は、図７（Ｃ）に示すように、偏波方向がＡ＋４５度方向となり、偏光子１０２ｂを透過し、図７（Ｄ）に示すように、偏波方向がＡ＋４５度方向の状態のまま、光ファイバ１０２に結合する。
【０００６】
一方、近端反射や遠端反射による反射戻り光は、図７（Ｅ）に示すように、偏波方向が定まっていないが、そのうちの図７（Ｆ）に示すように偏波方向がＡ＋４５度方向のみ偏光子１００ｃを透過する。偏光子１００ｃを透過した光は、ファラデー回転子１００ａにより偏波方向が４５度回転され、図７（Ｇ）に示すように、Ａ＋９０度の偏波方向を有する偏光となる。Ａ＋９０度の偏波方向の光は、偏光子１００ｂを通過することができないので、反射戻り光を遮断することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２２６１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のような偏光子２枚と回転子からなるアイソレータは高価である。偏光子１枚と回転子からなるアイソレータを用いる構成も考えられるが、しかし、この構成では、偏波方向が図７でいうＡ＋９０度方向である偏光がＬＤに返ってくるので、２５Ｇｂｐｓや１０Ｇｂｐｓといった高速光通信用の分布帰還型のＤＦＢ−ＬＤを用いた場合、ＬＤの発振に影響があり、伝送特性が劣化してしまう。
【０００９】
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、反射戻り光のない高速光通信用の安価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】
【００１０】
本発明の光モジュールは、レーザダイオードから出力された偏波方向が所定方向である送信光を光フィルタで反射し、入射方向によらず同方向に偏波方向を回転する回転子及び特定の偏波方向の光のみ透過する偏光子を順に透過させ、光ファイバに出力するものであって、光フィルタが、送信光の波長に関し、偏波方向が所定方向である光を反射し、偏波方向が所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、光ファイバ側からの反射戻り光を、偏光子及び回転子を順に透過させ、偏波方向が所定方向と異なる偏光とし、光学フィルタを透過させることにより、反射戻り光がレーザダイオードに達するのを防ぐことを特徴とする。
【００１１】
なお、光モジュールは、フォトダイオードと、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタと、を備え、波長合分波フィルタが、送信光を透過し、光ファイバからの受信光を反射しフォトダイオードに受光させるように、偏光子と光ファイバの間の光路中に設けられた双方向光モジュールとすることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光モジュールによれば、高価な偏光子を一枚とし、代わりに偏波依存性光フィルタを用いて、反射戻り光のない構成としたので、安価に作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る光送信モジュールの一例の断面図である。
【図２】図１の光送信モジュール内におけるＬＤの送信光及び反射戻り光の様子を説明する図である。
【図３】図１の光送信モジュールに用いられる偏波依存性光フィルタの一例の特性を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る双方向モジュールの一例の概略を説明する図である。
【図５】図４の双方向モジュール内におけるＬＤの送信光及び反射戻り光の様子を説明する図である。
【図６】従来の光送信モジュールで用いられるアイソレータを説明する図である。
【図７】従来の光送信モジュールで用いられるアイソレータを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る光送信モジュールの一例の概略を説明する図である。本発明の光送信モジュールは、図の参照符号１で例示するように、半導体発光素子（ＬＤ）１１をＣＡＮパッケージに内蔵した光送信デバイス１０、光受信デバイス１０内のＬＤ１１と外部光伝送路との光接続を形成するためのスリーブ部２０、光送信デバイス１０とスリーブ部２０を連結するジョイントスリーブ（Ｊスリーブ）３０を備える。光送信モジュール１は、光送信デバイス１０にＪスリーブ３０を介してスリーブ部２０を結合してなっており、スリーブ部２０に光コネクタが挿入されることで、当該光コネクタを介して外部伝送路に光接続され、光信号の送受信を行うことができるようになる。
【００１５】
光送信デバイス１０は、例えば、ＬＤ１１、ステム１２、レンズキャップ１３、光フィルタ１４を有する。ＬＤ１１は、その活性層に平行な方向に偏波方向を有する光を出射する分布帰還型のものであって、外部伝送路への送信光（例えば、波長１３１０ｎｍ）を出力する。また、ＬＤ１１は、ステム１２の実装面である上面１２ａ上にサブマウント１１ａを介して、出射光軸が実装面と平行になるように実装されており、その発振偏波方向は所定の方向、図１の例では紙面と垂直方向であるＡ方向であり、光フィルタ１４に向けて送信光を出力する。
【００１６】
ステム１２は、レンズキャップ１３と協働して、内部に素子搭載空間を有するＣＡＮパッケージを構成しており、ＬＤ１１を搭載し、外部回路に電気接続するためのリードピン１２ｂがガラス封止されている。
レンズキャップ１３は、ステム１２と協働してＬＤ１１を気密封止するキャップとして機能するものであり、ＬＤ１１からの送信光を集光するレンズ１３ａが、上部中央の開口１３ｂにガラス封着されている。この開口１３ｂ（すなわちレンズ１３ａ）が送信光の出射口になっており、また、レンズ１３ａとしては、安価なボールレンズを用いることができる。
【００１７】
光フィルタ１４は、送信光の波長に関し、例えば、偏波方向が上記Ａ方向である光（Ｓ波：垂直偏波）を反射し、偏波方向がこれ以外の光、例えば、偏波方向がＡ方向と垂直方向の光（Ｐ波：平行偏波）を遮断する偏波依存性光フィルタである。また、光フィルタ１４は、ステム１２の上面１２ａに対し４５°の角度で設けられており、上面１２ａと平行な光軸を有するＬＤ１１からの送信光を、上面１２ａと垂直な光軸を有する光としてレンズ１３ａに向けて反射する。
【００１８】
次に、スリーブ部２０について説明する。スリーブ部２０は、外部光伝送路との光接続のために光コネクタ（図示せず）を受納するもので、スタブ２１、スリーブ２２、スリーブシェル２３及びブッシュ２４を有する。
円柱状のスタブ２１は、光送信デバイス１０内のＬＤ１１と光コネクタとを高光結合効率で光結合させるためのものであって、その中心部に単尺の光ファイバ２１ａが挿入されている。スリーブ２２は、光コネクタのフェルールが挿入されたときに、フェルール内の光ファイバと、スタブ２１内の光ファイバ２１ａとが互いに突き合わされるようにするものであって、一端部にスタブ２１を嵌合保持している。
【００１９】
スリーブシェル２３は、光コネクタを受納すると共に、スリーブ２２を収納して保護する。ブッシュ２４は、後述のように、軸方向と垂直な方向の調芯を行うためのものであり、スタブ２１を嵌合したスリーブ２２を収納するスリーブシェル２３が装着される。なお、スタブ２１の光送信デバイス１０側の端面は、光ファイバ２１ａとともに斜めに研磨されており、当該端面での信号光の反射戻りを抑制するようにしている。
【００２０】
続いて、Ｊスリーブ３０について説明する。以下のＪスリーブ３０を介して、上述の光送信デバイス１０とスリーブ部２０とは結合される。Ｊスリーブ３０は、その上端面３０ａが平坦に形成されると共に、上部の中央に開口３０ｂが設けられており、レンズ１３ａにより集光される信号光は、この開口３０ｂを通過する。
【００２１】
また、Ｊスリーブ３０は、開口３０ｂと光送信デバイス１０の間（すなわち、スタブ２１とレンズ１３ａの間）に、ファラデー回転子４０ａと偏光子４０ｂとからなる光学部材４０を有する。ファラデー回転子４０ａは、ＬＤ１１側から入射されたかその反対側から入射されたかに関わらず透過する光の偏波方向を同じ方向に４５度回転させるものであり、偏光子４０ｂは所定の偏波方向を有する光のみを透過するものである。光学部材４０の周囲には、ファラデー回転子４０ａのためのマグネット３０ｃが設けられている。
【００２２】
光送信モジュール１において、軸方向と径方向の調芯は、Ｊスリーブ３０を介して行われる。光送信デバイス１０とスリーブ部２０間の軸方向位置（入出射光の集光距離）は、Ｊスリーブ３０とレンズキャップ１３の軸方向の嵌合長さで調整される。一方、光送信デバイス１０とスリーブ部２０間の径方向位置（入出射光の位置）は、Ｊスリーブ３０とブッシュ２４の相対位置を変えて調整される。これらの調整後、Ｊスリーブ３０は、レンズキャップ１３とブッシュ２４に接着又は溶接により固定されて一体化される。
【００２３】
光送信モジュール１が上記のようにして調芯されると、ＬＤ１１から出力された送信光は、その偏波方向がＡ方向であり光フィルタ１４にＰ波として入射するため該フィルタ１４により反射され、レンズ１３ａで集光され、ファラデー回転子４０ａ及び偏光子４０ｂを透過し、Ｊスリーブ３０の開口３０ｂを通ってスタブ２１の光ファイバ２１ａに入射されるようになる。
【００２４】
ＬＤ１１で発光され出力された信号光のほとんどは、スタブ２１の光ファイバ２１ａに入射されて外部伝送路に送信されるが、出力された信号光の一部が、例えば、スタブ２１の端面で反射され、反射戻り光として光送信デバイス１０側に戻ってくる。しかし、反射戻り光のほとんどは、偏光子４０ｂに遮断され、偏光子４０ｂを透過した光も、ファラデー回転子４０ａにより、その偏波方向がＡ方向と垂直方向となり、光フィルタ１４にＳ波として入射するため当該フィルタ１４を透過するので、ＬＤ１１に到達することがない。
【００２５】
上述のＬＤ１１の送信光が光ファイバ２１ａに結合する様子と、光送信モジュール１内における送信光の反射戻り光の様子を、図２を用いて説明する。なお、偏光子４０ｂは、偏波方向がＡ＋４５度方向の光のみ透過するように配されている。
【００２６】
ＬＤ１１から出射された送信光は、図２（Ａ）に示すように、Ａ方向に振動する偏光であり、したがって、Ｓ波として光学フィルタ１４に入射し、該フィルタ１４により反射される。反射された光は、図２（Ｂ）に示すように反射前と変わらず偏波方向がＡ方向のまま、ファラデー回転子４０ａに入射し、該回転子４０ａにより図２（Ｃ）に示すように偏波方向がＡ＋４５度方向とされ偏光子４０ｂを透過し、図２（Ｄ）に示すように、偏波方向がＡ＋４５度方向の偏光として、光ファイバ２１ａに結合する。
【００２７】
一方、近端反射や遠端反射による反射戻り光は、図２（Ｅ）に示すように、偏波方向が定まっていないが、そのうちの図２（Ｆ）に示すように偏波方向がＡ＋４５度方向のみ偏光子４０ｂを透過する。偏光子４０ｂを透過した光は、ファラデー回転子４０ａにより偏波方向が４５度回転され、図２（Ｇ）に示すように、Ａ＋９０度の偏波方向を有する偏光となる。Ａ＋９０度の偏波方向の光は、光フィルタ１４に透過されるため、該フィルタ１４に反射されてＬＤ１１に到達することがないので、反射戻り光を遮断することができる。
【００２８】
以上のように、光送信モジュール１は、１つの偏光子、１つのファラデー回転子、１つの光フィルタにより、反射戻り光を遮断するようにしたので、上記遮断に２つの偏光子、１つのファラデー回転子を用いる構成に比べ、光フィルタが偏光子より安価に入手／作製できるため、低コストである。
【００２９】
なお、ＬＤ１１からの出射光は、発散光であるため、４５度傾けて配置された光フィルタに対して４５度±α度の角度で入射する。αは、ＬＤのＦＦＰ（Far Filed Pattern）の特性に依存するが、ＦＦＰが２０度以上の光の結合ロスは微小であることや、構造的なスペース等を考慮すると２５度であり。つまり、光フィルタは、４５度±２５度（２０度〜７０度）の角度で入射する送信光について反射することが好ましい。また、同様に、光フィルタへの入射角が４５度でない反射戻り光、４５度±２５度（２０度〜７０度）の入射角度の戻りについても、透過することが好ましい。
【００３０】
したがって、光学フィルタとしては、図３に示すような特性を示すものが好ましい。すなわち、送信光波長帯域（１３１０±１０ｎｍ）において、入射角が２０°〜７５°のＳ波について、反射率が高く、透過率が−３０ｄＢ以下であり、入射角が２０°〜７０°のＰ波について、透過率が−０．３ｄＢ以上と高い偏波依存性光フィルタが好ましい。
【００３１】
なお、本発明は、光送信機能を備えた光送信モジュールとしてだけでなく光送受信機能も備えた双方向光モジュールとして構成することも可能である。
図４は、本発明の一実施形態に係る双方向モジュールの一例の概略を説明する図である。図では、双方向光モジュールの要部のみを示し、図１の光送信モジュールと同様の構成部分については、同じ参照符号を付すことによりその説明を省略する。
【００３２】
図４の双方向光モジュールは、図１の光送信モジュール１と同様に、ＬＤ１１を有する光送信デバイス１０と、光フィルタ１４と、ファラデー回転子及び偏光子からなる光学部材４０と、を備えることに加えて、フォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）５１及び集光レンズ５２を有する光受信デバイス５０と、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタ６０と、を備える。
【００３３】
波長合分波フィルタ６０は、送信光が透過され、光ファイバ２１ａからの受信光が反射され集光レンズ５２を介してＰＤ５１に受光されるように、偏光子と光ファイバの間の光路中に設けられる。波長合分波フィルタ６０は、偏波依存性光フィルタである光フィルタ１４とは異なる性質の光フィルタであり、例えば、全ての偏波方向の光について、送信光波長帯域において透過率が−０．３ｄＢ以上であり、受信光波長帯域（１４９０±１０ｎｍ）において反射率が高く透過率が−３０ｄＢである光フィルタである。
【００３４】
図４の双方向光モジュールにおける、ＬＤ１１の送信光が光ファイバ２１ａに結合する様子と、送信光の反射戻り光の様子とを、図５を用いて説明する。
ＬＤ１１から出射された送信光が、偏光子４０ｂを透過するまでの様子は、図２のものと同様である。そして、偏光子４０ｂを透過された光は図５（Ｄ）に示すように透過前と変わらず偏波方向がＡ＋４５度方向のまま、波長合分波フィルタ６０に入射し、また、図５（Ｅ）に示すように、偏波方向がＡ＋４５度方向の偏光のまま、光ファイバ２１ａに結合する。
【００３５】
一方、反射戻り光は、その偏波方向が、図５（Ｆ）に示すように定まっておらず、図５（Ｇ）に示すように波長合分波フィルタ６０を透過後も定まっていないが、そのうちの図２（Ｈ）に示すように偏波方向がＡ＋４５度方向のみ偏光子４０ｂを透過する。以後、図２のものと同様に進み、図５（Ｉ）に示すように、Ａ＋９０度の偏波方向を有する偏光とされ光フィルタ１４に入射する。Ａ＋９０度の偏波方向の光は、光フィルタ１４に透過されるため、該フィルタ１４に反射されてＬＤ１１に到達することがないので、双方向光モジュールにおいても反射戻り光を遮断することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１…光送信モジュール、１０…光送信デバイス、１１…半導体レーザ（ＬＤ）、１１ａ…サブマウント、１２…ステム、１３…レンズキャップ、１４…光フィルタ、２０…スリーブ部、２１…スタブ、２２…スリーブ、２３…スリーブシェル、２４…ブッシュ、３０…Ｊスリーブ、３０ｃ…マグネット、４０…光学部材、４０ａ…ファラデー回転子、４０ｂ…偏光子、５０…光受信デバイス、５１…フォトダイオード（ＰＤ）、６０…波長合分波フィルタ。
【図１】
2012027410.tif 000003
【図２】
2012027410.tif 000004
【図３】
2012027410.tif 000005
【図４】
2012027410.tif 000006
【図５】
2012027410.tif 000007
【図６】
2012027410.tif 000008
【図７】
2012027410.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成22年7月28日(2010.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザダイオードから出力された偏波方向が所定方向である送信光を光フィルタで反射し、入射方向によらず同方向に偏波方向を回転する回転子及び特定の偏波方向の光のみ透過する偏光子を順に透過させ、光ファイバに出力する光モジュールであって、
前記光フィルタは、前記送信光の波長に関し、偏波方向が前記所定方向である光を反射し、偏波方向が前記所定方向と異なる光を遮断する偏波依存性光フィルタであり、
前記光ファイバ側からの反射戻り光を、前記偏光子及び前記回転子を順に透過させ、偏波方向が前記所定方向と異なる偏光とし、前記光フィルタを透過させることにより、前記反射戻り光が前記レーザダイオードに達するのを防ぐことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
フォトダイオードと、波長に応じて光を透過し又は反射する波長合分波フィルタと、を備え、前記波長合分波フィルタが、前記送信光を透過し、前記光ファイバからの受信光を反射し前記フォトダイオードに受光させるように、前記偏光子と前記光ファイバの間の光路中に設けられた双方向光モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の光モジュール。