(57)【要約】【課題】光トランシーバ向けの光受信器の小型化を図る。【解決手段】光受信器１２において、集光デバイス２１の光入射面に、第１の光フィルタ３１（ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの一方）が設けられ、受光デバイス２２の受光面に、第２の光フィルタ３２（ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの他方）が設けられる。【選択図】図２
2017161820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集光デバイスと、
前記集光デバイスの出射光を受光する受光デバイスと、
前記集光デバイスの光入射面に設けられた第１の光フィルタと、
前記受光デバイスの受光面に設けられた第２の光フィルタと、を備え、
前記第１及び第２の光フィルタの一方が、ロングパス光フィルタであり、
前記第１及び第２の光フィルタの他方が、ショートパス光フィルタである、
光受信器。
【請求項２】
前記第１の光フィルタは、第１の誘電体多層膜であり、前記集光デバイスは、前記光入射面である平面を有する平凸レンズであり、前記平凸レンズの前記平面に前記第１の誘電体多層膜が形成された、請求項１に記載の光受信器。
【請求項３】
前記ロングパス光フィルタ及び前記ショートパス光フィルタは、それぞれの遮断帯域における遮断量が互いに異なり、
前記ロングパス光フィルタ及び前記ショートパス光フィルタのうち、前記遮断量の大きい一方が、前記集光デバイスの前記光入射面に設けられ、
前記ロングパス光フィルタ及び前記ショートパス光フィルタのうち、前記遮断量の小さい他方が、前記受光デバイスの前記受光面に設けられた、請求項１又は２に記載の光受信器。
【請求項４】
前記第２の光フィルタは、第２の誘電体多層膜であり、前記受光デバイスの前記受光面に、前記第２の誘電体多層膜が形成された、請求項１〜３のいずれか１項に記載の光受信器。
【請求項５】
前記平凸レンズの凸レンズ部は、中央部よりも周辺部の方が曲率の大きい非球面形状である、請求項２に記載の光受信器。
【請求項６】
前記受光デバイスは、屈折率の異なる化合物半導体材料の積層構造を前記第２の誘電体多層膜として一部に有する化合物半導体デバイスである、請求項４に記載の光受信器。
【請求項７】
第１の光を送信する光送信器と、
前記第１の光を光ファイバ伝送路へ透過し、前記第１の光とは異なる波長の光であって前記光ファイバ伝送路を前記第１の光とは逆方向に伝搬する第２の光を、前記第１の光が伝搬する方向と交差する方向に反射する波長分離デバイスと、
前記波長分離デバイスで反射された前記第２の光を受信する光受信器と、を備え、
前記光受信器は、
前記第２の光が入射する集光デバイスと、
前記集光デバイスの出射光を受光する受光デバイスと、
前記集光デバイスの光入射面に設けられた第１の光フィルタと、
前記受光デバイスの受光面に設けられた第２の光フィルタと、を備え、
前記第１及び第２の光フィルタの一方が、ロングパス光フィルタであり、
前記第１及び第２の光フィルタの他方が、ショートパス光フィルタである、
光トランシーバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載する技術は、光受信器及び光トランシーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
１本の光ファイバを送受信に共用して双方向（Bi-directional）の光通信をサポートする光トランシーバが知られている。
【０００３】
双方向の光通信をサポートする光トランシーバは、ＢＯＳＡ（Bi-directional Optical Sub-Assembly）と称されることもある。
【０００４】
ＢＯＳＡは、例示的に、パッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）システムのＯＮＵ（Optical Network Unit）に適用されることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−７０２０７号公報
【特許文献２】特開平１−１８８８０６号公報
【特許文献３】特開２００９−２００４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＯＮＵに適用する光トランシーバは、ＯＮＵの小型化のために、ＳＦＰ（Small Form-Factor Pluggable）と呼ばれる形態を採用することが検討されている。ＳＦＰは、データ通信ネットワーク用のトランシーバ向けに、ＭＳＡ（Multi Source Agreement）によって寸法やピン配置等が標準化されている。
【０００７】
光トランシーバにＳＦＰの形態を採用すると、ＯＮＵの体積を既存のＯＮＵに比して１／６０程度に小型化できることが見込まれる。
【０００８】
しかし、光トランシーバにＳＦＰの形態を採用しようとすると、光トランシーバ内に実装可能な光部品のサイズや部品点数に空間的な制約（「実装空間の制約」と言い換えてもよい。）が生じ得る。
【０００９】
実装空間の制約によって、光トランシーバ（例えば、受信系）に本来備わるはずの光部品が、既存の空間的な配置やサイズのままでは実装できないことがある。
【００１０】
制約のある実装空間において既存サイズのままの光部品どうしの配置間隔を無理に狭小化すると、光トランシーバの製造歩留まりが低下したり、光部品どうしの間隔マージンが少ないために互いの接触による経年劣化が生じ易くなったりすることが想定される。
【００１１】
１つの側面では、本明細書の記載する技術の目的の１つは、光トランシーバ向けの光受信器の小型化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１つの側面において、光受信器は、集光デバイスと、前記集光デバイスの出射光を受光する受光デバイスと、前記集光デバイスの光入射面に設けられた第１の光フィルタと、前記受光デバイスの受光面に設けられた第２の光フィルタと、を備えてよい。前記第１及び第２の光フィルタの一方は、ロングパス光フィルタであり、前記第１及び第２の光フィルタの他方が、ショートパス光フィルタであってよい。
【００１３】
また、１つの側面において、光トランシーバは、光送信器と、波長分離デバイスと、光受信器と、を備えてよい。光送信器は、第１の光を送信してよい。波長分離デバイスは、前記第１の光を光ファイバ伝送路へ透過し、前記第１の光とは異なる波長の光であって前記光ファイバ伝送路を前記第１の光とは逆方向に伝搬する第２の光を、前記第１の光が伝搬する方向と交差する方向に反射してよい。光受信器は、前記波長分離デバイスで反射された前記第２の光を受信してよい。そして、光受信器は、前記第２の光が入射する集光デバイスと、前記集光デバイスの出射光を受光する受光デバイスと、前記集光デバイスの光入射面に設けられた第１の光フィルタと、前記受光デバイスの受光面に設けられた第２の光フィルタと、を備えてよい。前記第１及び第２の光フィルタの一方は、ロングパス光フィルタであり、前記第１及び第２の光フィルタの他方は、ショートパス光フィルタであってよい。
【発明の効果】
【００１４】
１つの側面として、光トランシーバ向けの光受信器の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態に係る光トランシーバの構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に例示した光受信器の構成例を示すブロック図である。
【図３】（Ａ）は、ロングパス光フィルタのフィルタ特性の一例を示す図であり、（Ｂ）は、ショートパス光フィルタのフィルタ特性の一例を示す図である。
【図４】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に例示したフィルタ特性の組み合わせによって得られるバンドパス光フィルタのフィルタ特性の一例を示す図である。
【図５】パッシブオプティカルネットワーク（ＰＯＮ）システムにおける波長配置の一例を示す図である。
【図６】ＰＯＮシステムにおける波長配置の一例を示す図である。
【図７】ロングパス光フィルタとショートパス光フィルタとで遮断帯域における遮断量が異なる例を示す図である。
【図８】ロングパス光フィルタとショートパス光フィルタとで遮断帯域における遮断量が異なる例を示す図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｄ）は、誘電体多層膜を用いた光フィルタのフィルタ特性と厚みとの関係を説明するための図である。
【図１０】（Ａ）は、ロングパス光フィルタ用の誘電体多層膜とショートパス光フィルタ用の誘電体多層膜とを接着剤によって接着しても期待するバンドパス光フィルタのフィルタ特性が得られないことを説明するための図であり、（Ｂ）は、ロングパス光フィルタ用の誘電体多層膜とショートパス光フィルタ用の誘電体多層膜とを基板上に積層しても期待するバンドパス光フィルタのフィルタ特性が得られないことを説明するための図である。
【図１１】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に例示した平凸レンズの凸レンズ部が球面形状を有する例を示す図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に例示した平凸レンズの凸レンズ部が非球面形状を有する例を示す図である。
【図１３】図１に例示した光トランシーバにおいて光軸中心と光受信器端面との間の距離（Ｄ）を狭小化できることを説明するためのブロック図である。
【図１４】図１３に例示した距離（Ｄ）を狭小化できる理由を説明するための比較例を示すブロック図である。
【図１５】ロングパス光フィルタとショートパス光フィルタとの個別部品の組み合わせでバンドパス光フィルタのフィルタ特性を実現しても図１３に例示した距離（Ｄ）を狭小化できないことを説明するためのブロック図である。
【図１６】図１４に例示した比較例の変形例を示すブロック図である。
【図１７】図１４に例示した比較例の変形例を示すブロック図である。
【図１８】図２に例示した、光フィルタ付きの平凸レンズの製造方法の一例を説明するための図である。
【図１９】図２に例示した、光フィルタ付きの受光デバイスの製造方法の一例を説明するための図である。
【図２０】図２に例示した、光フィルタ付きの受光デバイスの構造例を示す模式的な側断面図である。
【図２１】図２０の第１変形例を示す模式的な側断面図である。
【図２２】図２０の第２変形例を示す模式的な側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。また、以下に説明する各種の例示的態様は、適宜に組み合わせて実施しても構わない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
【００１７】
図１は、一実施形態に係る光トランシーバの構成例を示すブロック図である。図１に例示する光トランシーバ１は、「一芯双方向光トランシーバ」、「ＳＦＰ光トランシーバ」、あるいは、「ＢＯＳＡ」と称されてもよい。
【００１８】
ＳＦＰ光トランシーバ１は、既述のとおり、ＭＳＡと呼ばれる業界標準によって寸法やピン配置等が規定されたＳＦＰの形態を採用した光トランシーバの一例である。ＳＦＰ光トランシーバ１は、小型、低価格で取り扱いが容易なため、普及しつつある。
【００１９】
図１に示す光トランシーバ１は、例示的に、ＰＯＮシステムにおける、ＯＮＵやＯＬＴ（Optical Line Terminal）に用いられてよい。ＰＯＮシステムには、ＰＯＮ技術とギガビットイーサネット（ＧＥ）技術とを融合した「ＧＥ−ＰＯＮ」システムと呼ばれるシステムも存在する。なお、「イーサネット」は、登録商標である。
【００２０】
ＯＮＵは、例えば、光ファイバ伝送路を用いた加入者網（公衆網であってもよい。）において、加入者宅に設置される光回線終端装置に相当する。ＯＬＴは、例えば、通信事業者の局舎に設置される光回線終端装置に相当する。
【００２１】
ＯＮＵは、光信号と電気信号の相互変換等を行なう装置であり、例示的に、光ファイバを接続するポート（又はコネクタ）と、コンピュータやＬＡＮ（Local Area Network）等のコンピュータネットワークに接続するためのデータ通信ポートと、を備える。データ通信ポートの一例は、イーサネット用の通信ポートや、無線ＬＡＮ用の通信ポート等である。
【００２２】
ＯＮＵには、複数のコンピュータ等を接続できるスイッチングハブ（又は、ＬＡＮスイッチ）の機能や、インターネット接続機能等を有する、ブロードバンドルータとしての機能を有するＯＮＵも存在する。当該ＯＮＵでは、スイッチングハブやルータを加入者宅において別途に用意しなくても済む。
【００２３】
図１に示すように、一実施形態の光トランシーバ１は、例示的に、光送信器１１、光受信器１２、光ファイバコネクタ１３、及び、４５度入射光フィルタ１４を備えてよい。なお、「４５度入射光フィルタ１４」は、「４５度光フィルタ１４」と略称してもよい。
【００２４】
光送信器１１は、或る波長λ１の光を送信する。波長λ１の光は、第１の光の一例である。光送信器１１が送信する光の波長λ１は、「送信波長λ１」と称してよい。
【００２５】
送信波長λ１は、非限定的な一例として、図５及び図６にて後述するように、ＰＯＮシステムにおける、１Ｇｂｐｓ（gigabit per second）級上り伝送用の１．３１μｍ帯や、１０Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．２７μｍ帯の波長に対応してよい。
【００２６】
なお、ＰＯＮシステムにおいて、「上り」方向は、ＯＮＵからＯＬＴに向かう方向であり、「アップストリーム」と称してもよい。
【００２７】
光送信器１１は、例示的に、送信波長λ１の光を出力する光源１１１と、受光デバイス１１２と、を備えてよい。光源１１１には、例示的に、半導体レーザダイオード（ＬＤ）が適用されてよい。また、受光デバイス１１２には、例示的に、ＰＤが適用されてよい。「ＰＤ」は、フォトダイオード又はフォトディテクタの略称である。
【００２８】
ＬＤ１１１から出力された送信波長λ１の光は、例示的に、４５度光フィルタ１４を透過して、光ファイバコネクタ１３に接続された光ファイバ１００へ導入される。光ファイバコネクタ１３には、フェルールが用いられてよい。
【００２９】
光ファイバ１００は、例示的に、シングルモード光ファイバ（ＳＭＦ）であってよく、ＰＯＮシステムにおける光ファイバ伝送路の一部を成してよい。
【００３０】
ＰＤ１１２は、例示的に、ＬＤ１１１が出力する光の一部を受光して、ＬＤ１１１の出力波長が期待する送信波長λ１になっているかをモニタするために用いられてよい。そのため、ＰＤ１１２は、便宜的に、「モニタＰＤ１１２」と称してよい。ただし、モニタＰＤ１１２は、光送信器１１においてオプションであってもよい。
【００３１】
一方、光受信器１２は、送信波長λ１とは異なる波長λ２の光を受信する。波長λ２の光は、第２の光の一例である。波長λ２は、例示的に、λ２＞λ１を満たす波長であってよい。ただし、波長λ１及びλ２の大小関係は逆転してもよい。光受信器１２が受信する光の波長λ２は、便宜的に、「受信波長λ２」と称してよい。
【００３２】
受信波長λ２の光は、例えば、送信波長λ１の光が伝送される光ファイバ１００において送信波長λ２とは逆方向に伝送される。ＰＯＮシステムにおいて、送信波長λ１が「上り」方向に対応するのであれば、受信波長λ２は、ＯＬＴからＯＮＵに向かう「下り」方向に対応する。「下り」方向は、「ダウンストリーム」と称されてもよい。
【００３３】
非限定的な一例として、受信波長λ２は、図５及び図６にて後述するように、ＰＯＮシステムにおける、１Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．４９μｍ帯や、１０Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．７５μｍ帯の波長に対応してよい。
【００３４】
光受信器１２は、図１に例示するように、受光デバイス２２を備えてよい。受光デバイス２２には、例示的に、ＰＤが適用されてよい。
【００３５】
上述した光送信器１１及び光受信器１２は、いずれも、「ＣＡＮ」と称される、パッケージ化された光モジュールとして構成されてよい。例えば、ＣＡＮ構成の光送信器１１は、送信用ＴＯ−ＣＡＮと称されることがあり、ＣＡＮ構成の光受信器１２は、受信用ＴＯ−ＣＡＮと称されることがある。「ＴＯ」は、「transistor outlined」の略称である。
【００３６】
４５度光フィルタ１４は、例示的に、一方（第１）の面に対して４５度の入射角で入射した送信波長λ１の光を、第１の面の反対面である第２の面へ透過し、かつ、第２の面に対して４５度の入射角で入射した受信波長λ２の光を反射するフィルタ特性を有する。
【００３７】
したがって、送信波長λ１の光は、４５度光フィルタ１４を透過して光ファイバ１００に出力され、当該光ファイバ１００から逆方向に伝搬して出力される受信波長λ２の光は、４５度光フィルタ１４の反射面で反射されて、光受信器１２に向けて出力される。
【００３８】
光受信器１２は、送信波長λ１の光が伝搬する方向と交差する方向（例示的に、直交する方向）に配置されているから、４５度光フィルタ１４は、受信波長λ２の光を送信波長λ１の光が伝搬する方向と交差する方向に導く。
【００３９】
別言すると、４５度光フィルタ１４は、波長λ１の送信光と波長λ２の受信光とに共用であり、波長λ１の送信光と、波長λ２の受信光と、を空間的に分離できる。したがって、４５度光フィルタ１４は、波長λ１と波長λ２の光とを空間的に分離する波長分離デバイスの一例である。
【００４０】
４５度光フィルタ１４で反射されて光受信器１２に入射した受信波長λ２の光は、ＰＤ２２にて受光される。
【００４１】
ＳＦＰ光トランシーバ１は、図１に例示したように、受信光の伝搬方向の長さよりも送信光の伝搬方向の長さの方が長い形状を有しており、上述のごとく受信光を長さの短い（別言すると、幅の狭い）横方向に導いてＰＤ２２で受光する。
【００４２】
なお、４５度光フィルタ１４は、図２に例示するように、基板１４０の一方の面に蒸着等によって形成された誘電体多層膜であってよい。基板１４０は、例示的に、石英ガラスを用いたガラス基板であってよい。
【００４３】
（光受信器１２の構成例）
次に、上述した光受信器１２の構成例を図２に示す。図２は、光受信器１２の側面から内部を透視して示す模式的な側面図である。
【００４４】
図２に示すように、光受信器１２は、例示的に、集光デバイス２１と、受光デバイス２２と、第１の光フィルタ３１と、第２の光フィルタ３２と、を備えてよい。
【００４５】
光フィルタ３１及び３２は、光受信器１２において、入力光が集光デバイス２１を透過して受光デバイス２２に向けて伝搬する光路の、空間的に異なる位置に配置されてよい。
【００４６】
集光デバイス２１は、入力光を受光デバイス２２の受光面に集光する。集光デバイス２１の入力光は、例えば４５度光フィルタ１４で反射した光である。
【００４７】
集光デバイス２１には、例示的に、平凸レンズが適用されてよい。平凸レンズ２１は、凸レンズ部２１１が形成された側とは反対側に平面を有する。当該平面は、便宜的に、平凸レンズ２１の「裏面」と称してよい。平凸レンズ２１の裏面は、集光デバイス２１の光入射面に相当する。
【００４８】
なお、図２において、符号２１２は、凸レンズ部２１１のスタブ（「フランジ」と称してもよい。）を表す。スタブ２１２のサイズ（面積）は、不問であり、平凸レンズ２１に設けられていなくても構わない。
【００４９】
平凸レンズ２１は、凸レンズ部２１１が光受信器１２内の空間の内側に向き、裏面が光受信器１２の外側（例えば、４５度光フィルタ１４）に向くように、光受信器１２に設けられてよい。
【００５０】
別言すると、平凸レンズ２１の裏面に、４５度光フィルタ１４で反射した光が入射するように、４５度光フィルタ１４と平凸レンズ２１との相対的な配置関係がアライメントされてよい。
【００５１】
平凸レンズ２１の裏面には、図２に例示するように、第１の光フィルタ３１が設けられてよい。第１の光フィルタ３１は、例示的に、誘電体多層膜であってよい。第１の誘電体多層膜３１は、例示的に、平凸レンズ２１の裏面に蒸着によって形成されてよい。別言すると、平凸レンズ２１は、誘電体多層膜３１の基板として共用化されてよい。
【００５２】
受光デバイス２２は、例示的に、基板２４上に設けられて、第１の光フィルタ３１を透過し平凸レンズ２１で集光されて出射される光を受光面にて受光する。
【００５３】
なお、基板２４上には、受光デバイス２２の他に、トランスインピーダンスアンプ（ＴＩＡ）２３等の電気部品や電気回路が適宜に設けられてもよい。ＴＩＡ２３は、受光デバイス２２での受光パワーに応じた電流信号を電圧信号に変換する。
【００５４】
受光デバイス２２の受光面には、図２に例示するように、第２の光フィルタ３２が設けられてよい。第２の光フィルタ３２も、第１の光フィルタ３１と同様に、誘電体多層膜であってよい。第２の誘電体多層膜３２は、例示的に、受光デバイス２２の受光面に蒸着によって形成されてよい。別言すると、受光デバイス２２は、誘電体多層膜３２の基板として共用化されてよい。
【００５５】
上述した第１の光フィルタ３１及び第２の光フィルタ３２は、いずれもシングルサイドバンド（ＳＳＢ）フィルタであってよい。ＳＳＢフィルタは、短波長側及び長波長側の一方の側に限って光を透過又は遮断するフィルタ特性を有する。そのため、ＳＳＢフィルタは、「エッジパスフィルタ」又は「エッジカットフィルタ」と称されてもよい。なお、「遮断」は、「減衰」、「抑圧」又は「反射」と言い換えてもよい。
【００５６】
ＳＳＢフィルタの一例は、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタである。ロングパス光フィルタは、例示的に、カットオン波長よりも長波長の光を透過するフィルタ特性を有する。
【００５７】
ロングパス光フィルタは、カットオン波長以下の短波長の光は遮断するから、「ショート（短波長）カット光フィルタ」と称されてもよい。なお、「カットオン波長」は、短波長から長波長に波長を変化させた場合に光フィルタを光が透過し始める波長に相当すると捉えてよい。
【００５８】
図３（Ａ）に、ロングパス光フィルタの透過特性の一例を示す。図３（Ａ）に例示するように、ロングパス光フィルタは、波長λ１と波長λ２との間にカットオン波長λcut-onを有し、カットオン波長λcut-onよりも長い波長λ２及びλ３の光は透過し短い波長λ１の光は反射して遮断するフィルタ特性を有してよい。なお、図３（Ａ）において、λ３＞λ２である。
【００５９】
波長λ１及びλ２は、それぞれ、既述のとおり、光トランシーバ１の送信波長λ１及び受信波長λ２に対応してよい。波長λ３の光は、後述するようにビデオ信号の伝送（別言すると、映像配信）に用いられることがある。
【００６０】
一方、ショーパス光フィルタは、例示的に、カットオフ波長よりも短波長の光を透過するフィルタ特性を有する。
【００６１】
ショートパス光フィルタは、カットオフ波長以上の長波長の光は遮断するから、「ロング（長波長）カット光フィルタ」と称されてもよい。なお、「カットオフ波長」は、短波長から長波長に波長を変化させた場合に光フィルタを光が透過しなくなる波長に相当すると捉えてよい。
【００６２】
図３（Ｂ）に、ショートパス光フィルタの透過特性の一例を示す。図３（Ｂ）に例示するように、ショートパス光フィルタは、波長λ２よりも長波長側、例示的に、波長λ２と波長λ３との間に、カットオフ波長λcut-offを有してよい。
【００６３】
別言すると、ショートパス光フィルタは、カットオフ波長λcut-offよりも短い波長λ１及びλ２の光は透過し、長い波長λ３の光は反射して遮断するフィルタ特性を有してよい。
【００６４】
図３（Ａ）に例示したロングパス光フィルタのフィルタ特性と、図３（Ｂ）に例示したショートパス光フィルタのフィルタ特性と、を組み合わせると、図４に例示するようなバンドパス光フィルタに相当するフィルタ特性が得られる。なお、バンドパス光フィルタに相当するフィルタ特性を、便宜的に、「ＢＰＦ特性」と略称することがある。
【００６５】
ＢＰＦ特性は、光トランシーバ１で受信したい波長λ２の光を選択的に光受信器１２に受光させるために用いられる。ＢＰＦ特性によって、受信したい波長λ２以外の波長の迷光成分を遮断又は抑圧することで、光受信器１２の受信特性（「受信品質」と称してもよい。）を向上することができる。受信品質の指標の一例は、ＯＳＮＲ（Optical Signal-to-Noise Ratio）やビットエラーレート（ＢＥＲ）等である。
【００６６】
図４に例示するＢＰＦ特性は、受信波長λ２の光は透過し、受信波長λ２よりも短波長側の送信波長λ１、及び、受信波長λ２よりも長波長側の波長λ３の光は反射して遮断するフィルタ特性である。
【００６７】
なお、図４に例示するように、ＢＰＦ特性におけるパスバンドは、光受信器１２の受信波長レンジ（別言すると、受信帯域）に相当する。光受信器１２の受信波長レンジに応じてＢＰＦ特性のパスバンドが設定されてよい。
【００６８】
例えば、光受信器１２の受信波長レンジに、受信波長λ２が含まれ、波長λ１及びλ３は含まれないように、ＢＰＦ特性におけるパスバンドと波長λ１〜λ３との相対的な波長配置関係が設定されてよい。
【００６９】
図２に例示した各光フィルタ３１及び３２のうちの一方に、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの一方を適用し、各光フィルタ３１及び３２の他方に、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの他方を適用してよい。
【００７０】
例えば、図２に例示した構成において、平凸レンズ２１に設ける第１の光フィルタ３１をロングパス光フィルタとし、受光デバイス２２に設ける第２の光フィルタ３２をショートパス光フィルタとしてよい。
【００７１】
あるいは、逆に、平凸レンズ２１に設ける第１の光フィルタ３１をショートパス光フィルタとし、受光デバイス２２に設ける第２の光フィルタ３２をロングパス光フィルタとしてもよい。
【００７２】
次に、上述した波長λ１〜λ３とＰＯＮシステムにおける波長配置例との関係について図５を参照して説明する。なお、図５は、ＰＯＮシステムにおける波長配置の一例を示す図である。
【００７３】
図５に例示するように、１Ｇｂｐｓ級の上り伝送には、１．３１μｍ帯（例示的に、１２６０ｎｍ〜１３６０ｎｍ）の波長を利用でき、１Ｇｂｐｓ級の下り伝送には、１．４９μｍ帯（例示的に、１４８０ｎｍ〜１５００ｎｍ）の波長を利用できる。
【００７４】
また、１０Ｇｂｐｓ級の上り伝送には、１．２７μｍ帯（例示的に、１２６０ｎｍ〜１２８０ｎｍ）の波長を利用でき、１０Ｇｂｐｓ級の下り伝送には、１．５７μｍ帯（例示的に、１５７５ｎｍ〜１５８０ｎｍ）の波長を利用できる。更に、ビデオ信号光が伝送される映像配信には、１．５５μｍ帯（例示的に、１５５０ｎｍ〜１５６０ｎｍ）の波長を利用できる。
【００７５】
図５の波長配置例によれば、１Ｇｂｐｓ級や１０Ｇｂｐｓ級の光伝送をサポートするＰＯＮシステムにおいて、映像配信サービスを共存させることができる。
【００７６】
ここで、図５の波長配置例において、既述の受信波長λ２を１Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．４９μｍ帯の波長に設定すると、図３及び図４に例示した波長λ１は、１Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．３１μｍ帯の波長に対応付けることができる。あるいは、波長λ１は、１０Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．２７μｍ帯の波長に対応付けられてもよい。
【００７７】
したがって、図３及び図４に例示したフィルタ特性によれば、送受信で光ファイバ１００をシェアする光トランシーバ１において、下り伝送光の受信波長λ２よりも短波長側の１．３１μｍ帯や１．２７μｍ帯の上り伝送光の迷光成分を遮断又は抑圧できる。なお、迷光成分は、受信波長λ２に対するノイズ光成分の一例である。
【００７８】
一方、図３及び図４に例示した波長λ３は、図５において、映像配信用の１．５５μ帯の波長や、１０Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．５７μｍ帯の波長に対応付けることができる。
【００７９】
したがって、図３及び図４に例示したフィルタ特性によれば、光トランシーバ１において、下り伝送光の受信波長λ２よりも長波長側の１．５５μｍ帯や１．５７μｍ帯の伝送光の迷光成分を遮断又は抑圧できる。
【００８０】
別の例として、光トランシーバ１における受信波長λ２は、図５の波長配置例において、図６に例示するように、１０Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．５７μｍ帯の波長に設定されてもよい。
【００８１】
この場合、図３及び図４に例示したフィルタ特性において、波長λ１は、映像配信用（１．５５μｍ帯）、１Ｇｂｐｓ級上り伝送用（１．３１μｍ帯）、及び、１０Ｇｂｐｓ級上り伝送用（１．２７μｍ帯）のいずれかの波長に対応付けることができる。
【００８２】
したがって、図６の例では、光トランシーバ１において、受信波長λ２（１．５７μｍ帯）よりも短波長側に位置する、映像配信用、１Ｇｂｐｓ級下り伝送用、１Ｇｂｐｓ級上り伝送用、及び、１０級Ｇｂｐｓ上り伝送用の各波長の迷光成分を遮断又は抑圧できる。
【００８３】
なお、図６の波長配置例では、図３及び図４に例示した波長λ３に対応付ける波長が存在しない。仮に、１０Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．５７μｍ帯よりも長波長側の波長を利用する光伝送が存在すれば、当該波長に波長λ３を対応付けることができる。
【００８４】
ところで、図４に例示したＢＰＦ特性は、波長λ２を中心に、短波長側と長波長側とで同等の遮断量にて入力光を遮断する対称性を有する。なお、「遮断量」は、「減衰量」又は「反射量」と言い換えてもよい。
【００８５】
しかし、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）にそれぞれ例示した各光フィルタ３１及び３２のフィルタ特性の組み合わせで実現されるＢＰＦ特性は、波長λ２を中心に、短波長側と長波長側とで減衰量が異なる非対称な特性でもよい。
【００８６】
図７に、光フィルタ３１及び３２の組み合わせで実現される非対称なＢＰＦ特性の一例を示す。図７には、非限定的な一例として、ショートパス光フィルタ３２よりもロングパス光フィルタ３１の方が、遮断帯域における遮断量（最大値でも平均値でもよい。以下、同様。）が大きい例を示している。異なる遮断量の差分は、例示的に、３ｄＢ以上であってよい。
【００８７】
なお、「遮断帯域」は、図７の例において、透過量［ｄＢ］が０未満の波長帯域に相当すると捉えてよい。「遮断帯域」は、「減衰帯域」又は「反射帯域」と言い換えてもよい。
【００８８】
この場合、受信波長λ２の長波長側に位置する波長λ３の光よりも、受信波長λ２の短波長側に位置する波長λ１の光の方が、大きく減衰されることになる。したがって、図７に例示する非対称のＢＰＦ特性は、波長λ３の光よりも波長λ１の光を大きく減衰させたい場合に有用である。
【００８９】
例えば図６に示したように、光トランシーバ１の受信波長λ２が１０Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．５７μｍ帯の波長に設定されたと仮定する。この場合、波長λ２の短波長側に近接する映像配信用の１．５５μｍ帯の波長λ１の光を、波長λ２の長波長側に位置する波長λ３の光よりも大きく減衰させることができる。
【００９０】
したがって、映像配信のビデオ信号光の迷光成分が波長λ２の受信光の干渉となって受信ターゲット波長である波長λ２の光の受信品質が低下することを効果的に抑制あるいは回避することができる。
【００９１】
ＰＯＮシステムにおいて、ビデオ信号光の伝送パワーは他の信号光の伝送パワーに比べて大きい場合がある。この場合、受信波長λ２の光に、波長λ１のビデオ信号光の迷光成分が混入し易いといえる。したがって、ビデオ信号光の迷光成分を効果的に抑圧できることは、光受信器１２の受信特性の向上に大きく寄与する。
【００９２】
なお、図５に例示したように、光トランシーバ１の受信波長λ２が１．４９μｍ帯の波長に設定されたと仮定すると、映像配信用の１．５５μｍ帯の波長は、受信波長λ２よりも長波長側の波長λ３に相当する。
【００９３】
また、受信波長λ２よりも短波長側には、波長λ１に相当し得る、１Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．３１μｍ帯の波長や１０Ｇｐｂｓ級上り伝送用の１．２７μｍ帯の波長が位置する。
【００９４】
この場合、１．４９μｍ帯の受信波長λ２に対して、１Ｇｂｐｓ級上り伝送用の１．３１μｍ帯の波長や１０Ｇｐｂｓ級上り伝送用の１．２７μｍ帯の波長よりも、映像配信用の１．５５μｍ帯の波長の方が近接している。
【００９５】
そのため、１Ｇｂｐｓや１０Ｇｐｂｓの上り伝送用の波長λ１の迷光成分よりも、映像配信用の１．５５μｍ帯の波長λ３の迷光成分の方が、受信波長λ２の光に干渉し易く波長λ２の受信品質に影響し易いと云える。
【００９６】
したがって、受信波長λ２が１Ｇｂｐｓ級下り伝送用の１．４９μｍ帯の波長に設定された場合には、図７の例とは逆に、ロングパス光フィルタ３１よりもショートパス光フィルタ３２の方が、減衰帯域の減衰量が大きくなるように設定されてよい（図８参照）。
【００９７】
図７及び図８のいずれの例についても、平凸レンズ２１及び受光デバイス２２の一方に、遮断帯域の遮断量が異なる光フィルタ３１及び３２の一方が設けられ、平凸レンズ２１及び受光デバイス２２の他方に、光フィルタ３１及び３２の他方が設けられればよい。
【００９８】
ただし、光フィルタ３１及び３２のうち、平凸レンズ２１には、遮断帯域における遮断量が大きい一方を設け、受光デバイス２２の受光面には、遮断帯域における遮断量が小さい他方を設けた方が好ましい場合がある。
【００９９】
例えば、平凸レンズ２１と受光デバイス２２とを比較すると、平凸レンズ２１には石英ガラスを用いることができ、受光デバイス２２には半導体材料が用いられるため、受光デバイス２２よりも平凸レンズ２１の方が、入力光に対する透明性を担保し易いと云える。
【０１００】
また、平凸レンズ２１の裏面は、研磨等によって面精度を担保し易いため、例えば半導体材料が用いられる受光デバイス２２の受光面に比べて、光フィルタ３１又は３２に用いられる誘電体多層膜との密着性を向上し易いと云える。
【０１０１】
誘電体多層膜に対する面精度及び密着性が向上すると、入力光の境界面で発生し得る残留反射量を効果的に抑制することができるから、誘電体多層膜による光損失量を低減できる。
【０１０２】
また、誘電体多層膜と、当該誘電体多層膜が設けられる材料と、の熱膨張係数の差分が大きいほど、温度変化によって誘電体多層膜が変形し易く、誘電体多層膜での光の位相変化量が大きくなり易い。
【０１０３】
そのため、熱膨張係数の差分が大きいほど、温度変化によって誘電体多層膜のフィルタ特性に、期待される特性からのズレが生じ易くなり、期待するフィルタ特性が得られにくくなる。
【０１０４】
この点、平凸レンズ２１の材料である石英ガラスと、受光デバイス２２の材料である半導体と、の熱膨張係数を比較すると、石英ガラスの熱膨張係数が１０−６オーダ程度であるのに対し、半導体の熱膨張係数は１０−５オーダ程度であり、オーダが１桁異なる。
【０１０５】
そのため、平凸レンズ２１に設けた誘電体多層膜３１と、受光デバイス２２に設けた誘電体多層膜３２と、では、前者の方が後者よりも熱膨張係数の差分を小さくすることができる。
【０１０６】
したがって、平凸レンズ２１に設けた誘電体多層膜３１の方が、受光素子２２に設けた誘電体多層膜３２よりも、期待するフィルタ特性を担保し易いと云える。
【０１０７】
以上のような、透明性、面精度、及び、熱膨張係数の観点から、光フィルタ３１及び３２のうち、遮断帯域における遮断量が大きい一方を平凸レンズ２１に設け、遮断量が小さい他方を受光デバイス２２に設けることで、期待するＢＰＦ特性を実現し易い。
【０１０８】
別言すると、受信波長λ２の短波長側及び長波長側にそれぞれ期待される遮断量に応じて、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの遮断帯域における遮断量と光受信器１２に対する適用位置とを使い分ける。これにより、要求に応じたＢＰＦ特性が実現し易くなり、光受信器１２の受信特性向上が容易になる。
【０１０９】
なお、受信波長λ２に対して短波長側及び長波長側の遮断帯域においてシステム仕様等によって期待される遮断量が異ならない場合であっても、ブルーシフトと呼ばれる現象によって、短波長側の遮断帯域に長波長側よりも大きな遮断量が見込まれることがある。
【０１１０】
「ブルーシフト」とは、誘電体多層膜に対して、光が法線方向（別言すると、入射角０度）からずれて斜めに入射すると、誘電体多層膜内を伝搬する光の光路長が長くなるために、透過特性が短波長側にシフトする現象である。
【０１１１】
例えば、光フィルタ３１及び３２の光受信器１２に対する取り付け角度のずれが生じると、誘電体多層膜に対する光の入射角度にずれが生じてブルーシフトが生じ得る。そのため、受信波長λ２に対して短波長側の遮断帯域には、より大きな遮断量が必要になることが見込まれる。
【０１１２】
そこで、例えば、より大きな遮断量を担保し易い平凸レンズ２１に、ロングパス（ショートカット）光フィルタ３１を設け、受光デバイス２２に、ショートパス光フィルタ３２を設けることとしてよい。
【０１１３】
別言すると、平凸レンズ２１にロングパス光フィルタ３１を設け、受光デバイス２２にショートパス光フィルタ３２を設ければ、誘電体多層膜に対する光の入射角度にずれが生じることを或る程度許容できる。したがって、光フィルタ３１及び３２の光受信器１２に対する取り付け精度を緩和することができる。
【０１１４】
次に、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）を参照して、誘電体多層膜を用いた光フィルタのフィルタ特性と厚みとの関係について説明する。
【０１１５】
図９（Ａ）は、或るＢＰＦ特性を得るために基板上に形成された誘電体多層膜の膜厚がＤＡであることを例示している。図９（Ｂ）は、図３（Ｂ）又は図８に例示したショートパス光フィルタのフィルタ特性を得るために基板上に形成された誘電体多層膜の膜厚がＤＢ１であることを例示している。
【０１１６】
図９（Ｃ）は、図７に例示したショートパス光フィルタのフィルタ特性を得るために基板上に形成された誘電体多層膜の膜厚がＤＢ２であることを例示している。図９（Ｄ）は、図３（Ａ）又は図７に例示したロングパス光フィルタのフィルタ特性を得るために基板上に形成された誘電体多層膜の膜厚がＤＣであることを例示している。
【０１１７】
なお、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に例示した「基板」は、いずれも、入射光に対して透明な材料の基板であり、例示的に、石英を用いたガラス基板であってよい。また、図９（Ｂ）に例示したショートパス光フィルタと、図９（Ｄ）に例示したロングパス光フィルタと、の組み合わせによって、図９（Ａ）に例示したバンドパス光フィルタのフィルタ特性が得られると仮定する。
【０１１８】
ここで、一般に、バンドパス光フィルタは、ショートパス光フィルタやロングパス光フィルタに比べて、複雑なフィルタ特性であるため、積層する膜数が多くなる傾向にある。
【０１１９】
加えて、バンドパス光フィルタは、パスバンドが狭帯域であるほど、また、遮断帯域における遮断量が大きいほど、誘電体多層膜において積層する膜数も増える傾向にある。
【０１２０】
そのため、バンドパス光フィルタは、ショートパス光フィルタやロングパス光フィルタに比べて、例えばトータルで３倍以上の厚さになり易い。その結果、歩留まりが低下したり、コストが高くなり易い。
【０１２１】
したがって、或るＢＰＦ特性を、個別的に誘電体多層膜を形成したショートパス光フィルタ及びロングパス光フィルタの組み合わせで実現すれば、１つの誘電体多層膜でＢＰＦ特性を実現するよりも、トータルの厚みを小さくできる。
【０１２２】
また、ショートパス光フィルタ及びロングパス光フィルタは、バンドパス光フィルタに比べて透過特性が単純であるため、製造も容易である。よって、歩留まりの低下を回避又は抑制でき、また、低コスト化を図ることができる。
【０１２３】
例えば図９（Ｂ）及び図９（Ｄ）に例示したフィルタ特性の組み合わせで、図４に例示したような受信波長λ２に対して対称なＢＰＦ特性を実現すれば、ＤＡ＞（ＤＢ１＋ＤＣ）となる。したがって、１つの誘電体多層膜で同じＢＰＦ特性を実現するよりも、トータルの厚みを小さくできる。
【０１２４】
また、図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）に例示するように、同じショートパス光フィルタであっても、遮断帯域に求められる遮断量が小さいほど、誘電体多層膜の膜数も少なくて済む。図９（Ｂ）及び図９（Ｃ）の例では、ＤＢ１＞ＤＢ２である。なお、ロングパス光フィルタについても、遮断帯域に求められる遮断量が小さいほど、誘電体多層膜の膜数は少なくて済む。
【０１２５】
したがって、例えば図９（Ｃ）及び図９（Ｄ）に例示したフィルタ特性の組み合わせで、図７に例示したような受信波長λ２に対して非対称のＢＰＦ特性を実現すれば、ＤＡ＞（ＤＢ２＋ＤＣ）であり、かつ、（ＤＢ２＋ＤＣ）＜（ＤＢ１＋ＤＣ）である。
【０１２６】
よって、上記の対称なＢＰＦ特性を実現する場合に比して、更にトータルの厚みを小さくできる。図８に例示した非対称のＢＰＦ特性を実現する場合についても同様である。
【０１２７】
なお、バンドパス光フィルタは、原理的に、透過特性が短波長側及び長波長側で対象性を有するため、短波長側と長波長側とで遮断量が異なるフィルタ特性を、１つのバンドパス光フィルタで実現することは現実的でない。
【０１２８】
別言すると、１つのバンドパス光フィルタでは、求められる遮断量が大きい方に合わせた設計、製造にならざるを得ない。そのため、誘電体多層膜の膜厚が過剰になり、歩留まりが低下したり、コストが高くなったりし易い。
【０１２９】
したがって、上述したように、ハイパス光フィルタとショートパス光フィルタとに分けて、それぞれの遮断帯域において期待分の遮断量に応じた厚みの誘電体多層膜を形成することで、過剰な膜厚による歩留まりの劣化や高コスト化を回避又は抑制できる。
【０１３０】
なお、ショーパス光フィルタ用とロングパス光フィルタ用とで個別的に基板上に形成した誘電体多層膜を、図１０（Ａ）に例示するように接着剤で接着しても、期待するＢＰＦ特性は得られない。
【０１３１】
また、図１０（Ｂ）に例示するように、基板上に、ショーパス光フィルタ用の誘電体多層膜と、ロングパス光フィルタ用の誘電体多層膜と、を、接着剤は用いずに、例えば蒸着によって積層しても、期待するＢＰＦ特性は得られない。
【０１３２】
図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）のいずれのケースについても、誘電体多層膜と接着剤との境界面や、ショートパス光フィルタ用とロングパス光フィルタ用との各誘電体多層膜の境界面で、新たな光干渉が生じるためである。
【０１３３】
誘電体多層膜を用いた光フィルタは、誘電体多層膜における光干渉を利用して、そのフィルタ特性を実現するため、新たな光干渉が生じればフィルタ特性も変わる。
【０１３４】
したがって、ショートパス光フィルタ用の誘電体多層膜とロングパス光フィルタ用の誘電体多層膜とで個別に期待するフィルタ特性が実現できていたとしても、両者を接着剤や蒸着によって積層すると、個々のフィルタ特性を維持することができなくなる。よって、期待するＢＰＦ特性は得られない。
【０１３５】
期待するＢＰＦ特性が得られなければ、光トランシーバ１における光受信器１２の受信特性も、期待する特性を満たせなくなる。
【０１３６】
なお、図１０（Ａ）に例示した接着剤を用いるケースでは、接着剤が有する熱膨張率や屈折率との関係でも、ショートパス光フィルタ用とロングパス光フィルタ用とで個別に実現できていたフィルタ特性が変化し得る。また、接着剤を用いると、光部品としての強度面の信頼性も低下し得る。
【０１３７】
（平凸レンズの形状）
次に、図１１及び図１２を参照して、平凸レンズ２１の形状の一例について説明する。図１１（Ａ）は、平凸レンズ２１の凸レンズ部２１１が球面形状であることを模式的に例示する側面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）に例示した平凸レンズ２１による集光経路を模式的に例示する側面図である。
【０１３８】
一方、図１２（Ａ）は、平凸レンズ２１の凸レンズ部２１１が非球面形状であることを模式的に例示する側面図である。図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）に例示した平凸レンズ２１による集光経路を模式的に例示する側面図である。なお、「非球面」形状とは、例示的に、球面でも平面でもない曲面を有する形状である。
【０１３９】
平凸レンズ２１には、図１１（Ａ）に例示するような、凸レンズ部２１１の形状が球面形状の平凸レンズを適用してもよいし、図１１（Ｂ）に例示するような、凸レンズ部２１１の形状が非球面形状の平凸レンズを適用してもよい。
【０１４０】
ただし、平凸レンズ２１は、ボールレンズに比して屈折効果（「屈折力」と称してもよい。）が小さい（例示的に、１／２程度）。そのため、図１１（Ａ）に例示するような単純な球面形状では、図１１（Ｂ）に例示するように、同一焦点距離のボールレンズと比較してレンズ収差が大きく、焦点位置が期待する受光面からズレ易い。
【０１４１】
これに対し、図１２（Ａ）に例示するように、平凸レンズ２１に、凸レンズ部２１１を非球面化した平凸レンズを適用すれば、レンズ収差を抑えて、焦点位置を期待する受光面にアライメントし易くなる。したがって、光受信器１２の受信特性を向上させることができる。
【０１４２】
なお、非球面形状の平凸レンズ２１は、例示的に、「ガラスモールド」によって作製できる。例えば、非球面形状の鋳型に、プリフォームと呼ばれるガラス材料を注入して加熱し、ガラス材料を軟化させた上でプレスすることで、非球面形状の平凸レンズ２１を作製することができる。「ガラスモールド」によれば、ガラス材料を研磨するよりも容易に非球面形状の平凸レンズ２１を作製できる。
【０１４３】
非球面形状の凸レンズ部２１１は、非限定的な一例として、図１２（Ａ）中に模式的に例示するように、凸レンズ部の中央部よりも周辺部の曲率が大きい形状としてよい。凸レンズ部２１１の中心部及び周辺部の曲率は、例示的に、以下に例示するようなパラメータのいずれか１つ以上を基に決定されてよい。
【０１４４】
（ａ）凸レンズ部２１１のスタブ２１２の端部（スタブエンド）から凸レンズ部２１１までの距離
（ｂ）凸レンズ部２１１から受光デバイス２２までの距離
（ｃ）受光デバイス２２の受光面の面積
【０１４５】
上述した光受信器１２の構成によれば、図１３に例示するように、光送信器１１の送信光の光軸（別言すると、光ファイバコネクタ１３及び光ファイバ２１の光軸中心）と、光受信器１２の受光面とは反対側の端面と、の間の距離Ｄを狭小化することができる。距離Ｄを狭小化できると、光トランシーバ１の幅方向のサイズダウンを図ることができる。
【０１４６】
距離Ｄを狭小化できる理由について、図１４に示す比較例を参照して説明する。図１４は、上述した実施形態に対する比較例としての光トランシーバの受信系に着目した構成例を示す図である。
【０１４７】
図１４に例示する受信系には、４５度光フィルタ１４で反射した光の光路上に、０度光フィルタ３１１と、ボールレンズ３１２１を有する光受信器３１２と、が空間的に分離されて配置されている。
【０１４８】
０度光フィルタ３１１は、ガラス基板３１０上に形成された誘電体多層膜である。誘電体多層膜３１１は、例示的に、図９（Ａ）に例示した構造及びＢＰＦ特性を有する。
【０１４９】
したがって、０度光フィルタ３１１は、４５度光フィルタ１４から入射する光のうち、受信波長λ２の光は透過し、受信波長λ２以外の波長（例えば、λ１及びλ３）は反射して遮断する。
【０１５０】
０度光フィルタ３１１を透過した受信波長λ２の光は、光受信器３１２のボールレンズ３１２１に入射し、ボールレンズ３１２１によってＰＤ３１２２の受光面に集光される。なお、ＰＤ３１２２は、基板３１２４上に設けられており、基板３１２４には、ＴＩＡ３１２３が設けられてもよい。
【０１５１】
ここで、図１３に例示した距離Ｄは、図１４においては、例えば、以下の距離（又は長さ）ｄ１〜ｄ５に依存して決まる。
ｄ１：４５度光フィルタ１４と０度光フィルタ３１１との間の距離
ｄ２：０度光フィルタ３１１及び基板３１０のトータルの厚み
ｄ３：０度光フィルタ３１１の基板３１０とボールレンズ３１２１との間の距離
ｄ４：ボールレンズ３１２１の直径
ｄ５：ボールレンズ３１２１とＰＤ３１２２との間の距離
【０１５２】
距離ｄ１を狭くし過ぎて４５度光フィルタ１４と０度光フィルタ３１１とが互いに接触してしまうと、応力歪みによって、光フィルタ１４及び３１１の一方又は双方に経年劣化が生じ易くなる。例えば、光フィルタ１４及び３１１の一方又は双方に、クラックやヒビが入る可能性があり、フィルタ特性や信頼性が低下し得る。
【０１５３】
ＢＰＦ特性を有する０度光フィルタ３１１は、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）にて既述のとおり、誘電体多層膜の積層数が多くなり易いため、距離ｄ２を狭小化するには限界がある。また、誘電体多層膜の積層数が多くなると、特性や製造の歩留まりが低下し易い。
【０１５４】
仮に、図１５に例示するように、ショートパス光フィルタとロングパス光フィルタとの個別部品の組み合わせで、０度光フィルタ３１１と同等のＢＰＦ特性を実現しても、空間的に離間して配置する部品点数が増えるだけである。そのため、距離ｄ２の狭小化にはならない。
【０１５５】
距離ｄ２の狭小化に限界があるから、距離ｄ３の狭小化にも限界がある。距離ｄ３を狭くし過ぎて０度光フィルタ３１１の基板３１０とボールレンズ３１２１とが互いに接触してしまうと、応力歪みによって、互いの一方又は双方に経年劣化が生じ易くなる。
【０１５６】
例えば、０度光フィルタ３１１（及び／又は基板３１０）とボールレンズ３１２１との一方又は双方に、クラックやヒビが入る可能性があり、フィルタ特性や信頼性が低下し得る。
【０１５７】
距離ｄ４及びｄ５は、ボールレンズ３１２１から出力される光の焦点をＰＤ３１２２の受光面に合わせるため、ボールレンズ３１２１の焦点距離に依存し、狭小化するにも限界がある。
【０１５８】
以上のように、図１４の比較例では、距離ｄ１〜ｄ５のそれぞれについて、狭小化に限界があるため、距離Ｄの狭小化にも限界があり、また、多数の箇所で厳密な光学的アライメントが必要になる。そのため、ＳＦＰ光トランシーバの幅方向の小型化が難しくなり、また、製造歩留まりが低下して高コスト化し易い。
【０１５９】
なお、図１４の比較例の変形例として、図１６や図１７に例示する構成も想定される。図１６は、光受信器３１２の内部において、０度光フィルタ３１１に相当する、誘電体多層膜のバンドパス光フィルタを、ボールレンズ３１２１とＰＤ３１２２との間に設けた例である。
【０１６０】
図１６の例では、ボールレンズ３１２１とＰＤ３１２２との間の空間に、０度光フィルタ３１１を支持、固定するために、１つ以上の固定部材３１２５が基板３１２４上に設けられる。
【０１６１】
この場合、光受信器３１２の内部において、固定部材３１２５と誘電体多層膜３１１とを組み立てるために、組立て冶具を光受信器３１２の内部に挿入するスペースが必要になり、また、組立て公差も生じる。このような内部部品間の組立公差及び組立治具の挿入スペース等を加味すると、図１６の構成例では、図１４の距離ｄ５を狭小化するのは難しい。
【０１６２】
代替的に、図１７に例示するように、ボールレンズ３１２１の光が入射する半球面に、バンドパス光フィルタである０度光フィルタ３１１に相当する誘電体多層膜を、例えば蒸着によって形成することで、固定部材３１２５を不要にすることも想定される。
【０１６３】
しかし、図１７中に矢印Ａ及びＢで示すように、誘電体多層膜３１１に対する光の入射位置が異なると、誘電体多層膜３１１において光が伝搬する膜厚が異なることになる。そのため、期待するＢＰＦ特性（別言すると、設計どおりのＢＰＦ特性）は得られない。したがって、光受信器３１２としての受信特性も期待する特性にはならない。例えば、光損失やクロストーク等が許容されるレンジに収まらない。
【０１６４】
図１４〜図１７に例示した比較例に対し、図２に例示した実施形態の構成によれば、４５度光フィルタ１４と光受信器１２との間に、０度光フィルタ３１１（及び基板３１０）を設けなくてよいから、例えば図１４の距離ｄ２及びｄ３を省くことができる。
【０１６５】
別言すると、光受信器１２の内部及び外部に、誘電体多層膜の厚みが厚くなり易いバンドパス光フィルタ３１１を設けなくてよいから、光受信器１２の小型化を図ることができ、また、光トランシーバ１の幅方向の小型化を図ることができる。
【０１６６】
更に、バンドパス光フィルタ３１１が不要であるため、光トランシーバ１内の空間において光学的なアライメント箇所を削減できる。したがって、光トランシーバ１の製造歩留まりを向上でき、ひいては、光トランシーバ１の低コスト化を図ることができる。
【０１６７】
バンドパス光フィルタ３１１のフィルタ特性は、図２の構成例では、平凸レンズ２１の裏面に設けられた第１の光フィルタ３１と、受光デバイス２２の受光面に設けられた第２の光フィルタ３２と、の組み合わせで実現される。
【０１６８】
既述のとおり、第１の光フィルタ３１は、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの一方であり、第２の光フィルタ３２は、ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタの他方である。
【０１６９】
ロングパス光フィルタ及びショートパス光フィルタは、いずれもＳＳＢフィルタの一例であり、バンドパス光フィルタに比して、誘電体多層膜の積層数が少なくて済み、製造も容易である。
【０１７０】
したがって、光受信器１２に対して２つの光フィルタ３１及び３２を設けることによる光受信器１２のサイズアップは最小限に抑えることができる。また、光フィルタ３１及び３２の特性や製造の歩留まりを向上できるから、光受信器１２の受信特性や歩留まりを向上することもできる。
【０１７１】
また、受光デバイス２２の受光面に、ロングパス光フィルタとショートパス光フィルタとのうち、遮断帯域における遮断量が小さい方を設けることで、期待するＢＰＦ特性を担保し易いから、光受信器１２の受信特性としても期待する特性を担保し易い。
【０１７２】
加えて、光受信器１２には、ボールレンズ３１２１ではなく平凸レンズ２１が設けられ、当該平凸レンズ２１の裏面に、平凸レンズ２１を基板として誘電体多層膜である第１の光フィルタ３１が設けられているから、例えば図１４の距離ｄ４を狭小化できる。
【０１７３】
よって、４５度光フィルタ１４と光受信器１２との間の距離を最大限に狭小化し易い。また、光トランシーバ１内の幅方向の空間において、４５度光フィルタ１４に対する光受信器１２の光学的なアライメントも容易になる。
【０１７４】
以上より、図１３の距離Ｄを最大限に狭小化することができ、光トランシーバ１の幅方向の小型化を図ることができ、また、製造歩留まりも向上できる。よって、光トランシーバ１の低コスト化を図ることができる。
【０１７５】
なお、光トランシーバ１の幅方向のサイズを変えない場合や最大限に狭小化しない場合には、光トランシーバ１内の幅方向の空間に、距離Ｄの狭小化に応じた幅の空きスペースを光トランシーバ１の長さ方向に設けることができる。
【０１７６】
当該空きスペースには、追加部品を設けてよい。追加部品の非限定的な一例は、発光ダイオード（ＬＥＤ）用のライトパイプである。ＬＥＤは、例示的に、光トランシーバ１の動作状況を外部から視認できるように、光トランシーバ１の筐体側面に設けられることがある。筐体側面に設けられたＬＥＤのためのライトパイプが、距離Ｄの狭小化に応じて生じた空きスペースに設けられてよい。
【０１７７】
（光フィルタ付き平凸レンズの製造方法）
図２に示した構成例において、光フィルタ３１としての誘電体多層膜は、個別部品である個々の平凸レンズ２１の裏面に蒸着等によって形成されてもよいが、例えば量産性の観点から、平凸レンズアレイの裏面に誘電体多層膜を蒸着等によって一括形成するとよい。
【０１７８】
図１８に、光フィルタ３１付きの平凸レンズ２１の製造法の一例を示す。なお、図１８の上段に示す（１ａ）〜（１ｄ）は、平凸レンズ２１の製造工程を示す模式的な平面図であり、図１８の下段に示す（２ａ）〜（２ｄ）は、それぞれ、図１８の（１ａ）〜（１ｄ）に対応する模式的な側面図である。
【０１７９】
図１８の（１ａ）及び（１ｂ）に例示するように、まず、複数の凸レンズ部２１１をアレイ状に有する平凸レンズアレイ２１０を成型する。平凸レンズアレイ２１０の成型には、例示的に、ガラスモールドが適用されてよい。
【０１８０】
例えば、複数の凸レンズ部２１１に対応する凹部をアレイ状に有する鋳型に、プリフォーム（ガラス材料）を注入して加熱し、ガラス材料を軟化させた上でプレスすることで、複数の凸レンズ部２１１を有する平凸レンズアレイ２１０を作製することができる。
【０１８１】
次いで、図１８の（１ｂ）及び（２ｂ）に例示するように、平凸レンズアレイ２１０の凸レンズ部２１１が形成された側とは反対側である裏面全体に、光フィルタ３１としての誘電体多層膜を、蒸着等によって一括形成する。
【０１８２】
なお、誘電体多層膜３１の形成前に、平凸レンズアレイ２１０は、その裏面全体が例えば研磨されてよい。研磨によって、平凸レンズアレイ２１０の裏面の面精度を向上できる。
【０１８３】
誘電体多層膜３１の材料の非限定的な一例としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、五酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、二酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、及び、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）等が挙げられる。
【０１８４】
これらの材料は、例えば屈折率に応じて以下のように分類できる。
低屈折率（１．５程度）：ＳｉＯ２
中屈折率（１．７６程度）：Ａｌ２Ｏ３
高屈折率（２．２程度）：Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５
【０１８５】
以上のように屈折率が異なる材料の誘電体膜を、求められるフィルタ特性に応じて、交互に例えば蒸着によって積層することで、誘電体多層膜を形成することができる。誘電体膜の蒸着には、例示的に、イオンアシスト蒸着（ion assisted deposition, IAD）や、イオンビームスパッタ（ion beam sputtering, IBS）成膜、真空蒸着、デジタルスパッタ（digital sputtering, DS）成膜等の成膜技術が適用されてよい。真空蒸着には、電子ビーム（ＥＢ）法や抵抗加熱法等による成膜工程が含まれてよい。
【０１８６】
なお、誘電体多層膜３１のトータルの膜厚（ｄ）を、光路長（屈折率ｎ×膜厚ｄ）が入λ／４（λは、入力光の波長）になるように調整すると、各層で反射した光は位相が揃って強め合い、各層で多重反射して透過方向に進む光は打ち消し合う。したがって、反射率を最小化することができる。
【０１８７】
誘電体多層膜３１を平凸レンズアレイ２１０の裏面に形成した後、図１８の（１ｃ）及び（１ｄ）並びに（２ｃ）及び（２ｄ）に例示するように、基板分割技術を用いて、平凸レンズアレイ２１０から個々の平凸レンズ２１を切り出す。基板分割技術の非限定的な一例としては、ルーター分割やダイシング分割、プレス分割等が挙げられる。
【０１８８】
以上のように、平凸レンズアレイ２１０の裏面に誘電体多層膜３１を形成した上で、個々の平凸レンズ２１を平凸レンズアレイ２１０から切り出すことで、光フィルタ３１付きの平凸レンズ２１を量産できる。したがって、光フィルタ３１付き平凸レンズ２１の低コスト化を図ることができる。
【０１８９】
（光フィルタ付き受光デバイスの製造方法）
図２に示した構成例において、光フィルタ３２としての誘電体多層膜は、個別部品である個々の受光デバイス２２の受光面に形成されてもよいが、例えば量産性の観点から、受光半導体ウェハの裏面に誘電体多層膜を蒸着等によって一括形成するとよい。
【０１９０】
図１９に、光フィルタ３２付きの受光デバイス２２の製造法の一例を示す。なお、図１９の上段に示す（１ａ）〜（１ｄ）は、受光デバイス２２の製造工程を示す模式的な平面図であり、図１９の下段に示す（２ａ）〜（２ｄ）は、それぞれ、図１９の（１ａ）〜（１ｄ）に対応する模式的な側面図である。
【０１９１】
図１９の（１ａ）及び（１ｂ）並びに（２ａ）及び（２ｂ）に例示するように、化合物半導体材料である受光半導体ウェハ２２０の受光面側の全体に、光フィルタ３２としての誘電体多層膜を例えば蒸着によって一括形成する。
【０１９２】
その後、図１９の（１ｃ）及び（１ｄ）並びに（２ｃ）及び（２ｄ）に例示するように、既述の基板分割技術を用いて、受光半導体ウェハ２２０から個々の受光デバイス２２を切り出す。
【０１９３】
以上のように、受光半導体ウェハ２２０の受光面側に誘電体多層膜３２を形成した上で、個々の受光デバイス２２を受光半導体ウェハ２２０から切り出すことで、光フィルタ３２付きの受光デバイス２２を量産できる。したがって、光フィルタ３２付き受光デバイス２２の低コスト化を図ることができる。
【０１９４】
なお、図２０に、光フィルタ３２付き受光デバイス２２の構造例を模式的な側断面図にて示す。
【０１９５】
図２０に示すように、受光デバイス２２は、例示的に、ｐ型半導体層２２１と、ｎ型半導体層２２２と、ｐ型半導体層２２３と、が積層された、いわゆるｐ−ｎ−ｐ接合の積層構造を有する化合物半導体デバイスであってよい。ただし、ｐ−ｎ−ｐ接合に限らず、受光デバイス２２は、例えばｎ−ｐ−ｎ接合等の他の積層構造を有していてもよい。
【０１９６】
図２０に例示するように、光フィルタ３２としての誘電体多層膜は、受光デバイス２２の受光面に相当する、最上層のｐ型半導体層２２１の表面に形成されてよい。なお、図２０に例示するような化合物半導体の積層構造を、図１９にて既述の受光半導体ウェハ２２０が有していると捉えてもよい。別言すれば、図２０に例示した、光フィルタ３２付きの受光デバイス２２の製造には、図１９に例示した製造方法を適用できる。
【０１９７】
（光フィルタ付き受光デバイスの第１変形例）
図２０に例示した受光デバイス２２は、誘電体多層膜３２が受光デバイス２２の受光面に対して個別的に形成された例である。しかし、誘電体多層膜３２は、図２１に例示するように、化合物半導体デバイスの積層構造の一部である半導体層２２１に一体的に形成されてもよい。
【０１９８】
一体的な誘電体多層膜３２の形成には、例示的に、ＶＣＳＥＬ（Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser）に用いられるＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector）反射の技術が利用されてよい。
【０１９９】
例えば、屈折率の異なる化合物半導体材料を、半導体層２２１の上に交互に結晶成長させて積層することで、誘電体多層膜３２と等価な光フィルタ機能部が形成されてよい。化合物半導体層の材料には、受光デバイス２２としての光損失を低減できるように、できるだけ光吸収率の低い半導体材料が適用されてよい。
【０２００】
光吸収率が許容範囲内であり屈折率の異なる化合物半導体層の材料の非限定的な一例としては、ガリウム砒素（ＧａＡＳ）及びアルミニウム砒素（ＡｌＡｓ）が挙げられる。
【０２０１】
結晶成長は、蒸着に比べて低温な温度環境で成膜が可能であるため、半導体化合物材料を用いた受光デバイス２２に対して、熱によるダメージを与えにくいと云える。
【０２０２】
（光フィルタ付き受光デバイスの第２変形例）
なお、光フィルタ３２としての誘電体多層膜は、図２２に例示するように、ガラス板２２４を介して受光デバイス２２の受光面に設けられてもよい。ガラス板２２４の一方の面に、誘電体多層膜３２が蒸着等によって形成されてよい。
【０２０３】
一方の面に誘電体多層膜３２が形成されたガラス板２２４の他方の面が、受光デバイス２２の受光面に付着されてよい。付着には、例示的に、接着剤が用いられてよい。接着剤は、受光デバイス２２の受光面に入力する光の光路を避けて、受光デバイス２２の受光面及びガラス板２２４の他方の面の一方又は双方に塗布されてよい。
【０２０４】
当該第２変形例によれば、誘電体多層膜３２がガラス板２２４に形成されるので、半導体化合物材料を用いた受光デバイス２２に誘電体多層膜３２を形成する場合よりも、互いの膨張係数の差分を小さくすることができ、密着性を向上できる。また、半導体化合物材料を用いた受光デバイス２２に対して熱によるダメージを与えずに済む。
【０２０５】
（その他）
なお、上述した実施形態では、集光デバイス２１の一例として平凸レンズを挙げたが、集光デバイス２１は、少なくとも、平面と、当該平面とは反対側に設けられたレンズ部と、を有していれば足りる。集光デバイス２１が有する平面に、光フィルタ３１として機能する誘電体多層膜が形成されてよい。
【符号の説明】
【０２０６】
１  光トランシーバ
１１  光送信器
１２  光受信器
１３  光ファイバコネクタ
１４  ４５度入射光フィルタ
２１  集光デバイス（平凸レンズ）
２２  受光デバイス
２３  ＴＩＡ
２４  基板
３１  第１の光フィルタ（誘電体多層膜）
３２  第２の光フィルタ（誘電体多層膜）
１００  光ファイバ
１１１  光源
１１２  受光デバイス
１４０  基板
２１０  平凸レンズアレイ
２１１  凸レンズ部
２１２  スタブ
２２０  受光半導体ウェハ
２２１，２２３  ｐ型半導体層
２２２  ｎ型半導体層
２２４  ガラス板
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2017161820.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2017161820.tif 000021
【図２０】
2017161820.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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