(57)【要約】【課題】レーザダイオード（ＬＤ）が発光する波長信号光を、フォトダイオード（ＰＤ）が受光しにくい配置構成とすることにより、光クロストークのない双方向光モジュールを提供する。【解決手段】送信光を発光する発光素子４と受信光を受光する受光素子５、並びに、波長合分波フィルタ６を搭載したステム３上に、光透過窓を有するキャップ８を封着したパッケージ２を備えた双方向光モジュールである。受光素子５は、ステム上面から凹ませて設けられた凹部１２内に配置され、受光素子５の受光面がステム３の上面より突出しないように実装されている。また、前記の凹部１２の側壁で、パッケージ内に生じる迷光を受光素子の受光面に入射するのを遮るようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信光を発光する発光素子と受信光を受光する受光素子、並びに、波長合分波フィルタを搭載したステム上に、光透過窓を有するキャップを封着したパッケージを備えた双方向光モジュールであって、
前記受光素子は、前記ステム上面から凹ませて設けられた凹部内に配置され、受光面が前記ステムの上面より突出しないように実装されていることを特徴とする双方向光モジュール。
【請求項２】
前記凹部の側壁で、前記パッケージ内に生じる迷光を前記受光素子の受光面に入射するのを遮ることを特徴とする請求項１に記載の双方向光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１つのパッケージ内に発光素子及び受光素子を搭載し、光信号の送受信に用いられる同軸型の双方向光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信技術の進展に伴い、ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）に代表される加入者系通信網（アクセス系）では、より高速で大容量の即時通信が、適切なコストで可能となるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの導入が進んでいる。ＰＯＮシステムは、一芯双方向通信方式の採用により、局側とユーザ側との間の光ファイバ伝送路のファイバ本数を減らし、メタルケーブル並みの低価格で、より高速なサービスを実現している。具体的には、１本の光ファイバで、１.３１μｍ帯と１.５５μｍ帯（又は１.４９μｍ帯）の２波長で送受信を行う波長多重方式（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplexing）である。
【０００３】
このようなＰＯＮシステムに用いるための一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ：Bi−Directional Module ）では、レーザダイオード等の発光素子（以下、ＬＤという）から出射される送信光を光ファイバに結合させる一方で、光ファイバを伝送してきた受信光をフォトダイオード等の受光素子（以下、ＰＤという）に結合させている。光ファイバと送受信光との結合方法及び結合装置については、今までにも多くの提案がなされている。
【０００４】
従来は、送信用のＬＤを内蔵するＣＡＮパッケージと受信用のＰＤを内蔵するＣＡＮパッケージを用いた２パッケージ構造の光モジュールが、組立ても従来方法で行えるということで、開発が進められた。しかし、冒頭に記したように、低価格の要求が強い一芯双方向の通信で、更なるコストダウンを図ることが必要とされ、１つのＣＡＮパッケージ内にＬＤとＰＤの両方を内蔵させた１パッケージ構造の一芯双方向光モジュールについても、開発が進められている。
【０００５】
図４は、従来の１パーケージ構造の一芯双方向光モジュールの一例で、パッケージ２は、同軸型のパッケージで形成され、ステム３に信号光を送信するＬＤ４が冷却のためのヒートシンク部材等を介して搭載され、また、受信光を受光するＰＤ５がサブマウント等を介して搭載される。また、ステム３上に搭載されたＬＤ４及びＰＤ５とその他の電子部品を封止するようにして、送信光（ＬＤ光）及び受信光を集光させるレンズ７を設けたキャップ８が取付けられる。キャップ８には、光ファイバとの接続を形成するスリーブ部材（図示せず）を位置決めして保持するホルダ９が取付け固定されている。
【０００６】
レンズ７とＬＤ４及びＰＤ５の光学経路上には、送信光を反射させると共に受信光を透過させるＷＤＭフィルタ６が配置される。ＬＤ４から出射された送信光は、ＷＤＭフィルタ６で反射され、レンズ７で集光されてホルダ９の開口９ａを通って、スリーブ部材に固定されているファイバスタブ１０のファイバ部１０ａに入射され、外部の光ファイバ伝送路に送出される。外部の光ファイバ伝送路から送られてきた受信光は、ファイバスタブ１０のファイバ部１０ａから出射され、ホルダ９の開口９ａを通ってレンズ７で集光され、ＷＤＭフィルタ６を透過してＰＤ５に入射される。
【０００７】
ＬＤ４から出射された信号光の一部は、図５に示すように、ＷＤＭフィルタ６で反射されてファイバスタブに入射されて送信以外に、ＷＤＭフィルタ６をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ８内で減衰しながら反射を繰り返す迷光となる。このキャップ８内で迷光となった光が、受信用のＰＤ５で受光すると、光クロストークの原因となり、受信特性を劣化させることになる。
【０００８】
これを改善する方法として、ＰＤ５とＷＤＭフィルタ６との間に、カットフィルタ１１（特定波長の光を透過し、それ以外の波長を遮断する、別名バンドパスフィルタともいう）を配置し、送信光の漏れ光や反射光がキャップ内で迷光となってＰＤ５で受光されるのを防止している。
また、特許文献１には、キャップ表面にＺｎ−Ｎｉメッキなどによる黒色皮膜を設けてＬＤ光の反射による迷光を抑制することが開示され、特許文献２には、キャップ表面に無光沢パラジウムメッキを施して、同様にＬＤ光の反射による迷光を抑制することが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０４００６号公報
【特許文献２】特開２００６−１２０８６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
１つのパッケージ内に送信用のＬＤと受信用のＰＤを搭載することにより、送信用のＬＤと受信用のＬＤを別々のパッケージに搭載（２パッケージ）するものと比べて、スペースやコスト面で大きなメリットがあるが、上述したような光クロストークの発生の問題がある。
上記した図５のように、ＰＤ５とＷＤＭフィルタ６との間に、カットフィルタ１１を設ける場合、カットフィルタ１１の特性上、受信光がＰＤ５に入射する角度に対し角度トレランスが狭いため、角度の大きな迷光の入射には弱く、光クロストークの防止には、不十分である。
【００１０】
また、特許文献１に開示のように、パッケージ用のキャップの表面に黒色皮膜を形成、或いは特許文献２に開示のように、パッケージ用のキャップの表面に無光沢パラジウムメッキを施すことで、ＬＤ光の反射を低減する効果は認められものの、十分な改善には至っていない。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、レーザダイオード（ＬＤ）が発光する波長信号光を、フォトダイオード（ＰＤ）が受光しにくい配置構成とすることにより、光クロストークのない双方向光モジュールの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明による双方向光モジュールは、送信光を発光する発光素子と受信光を受光する受光素子、並びに、波長合分波フィルタを搭載したステム上に、光透過窓を有するキャップを封着したパッケージを備えた双方向光モジュールである。受光素子は、ステム上面から凹ませて設けられた凹部内に配置され、受光素子の受光面がステムの上面より突出しないように実装されている。また、前記の凹部の側壁で、パッケージ内に生じる迷光を受光素子の受光面に入射するのを遮るようにする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発光素子から出射される信号光の一部がパッケージ内で反射することに起因する迷光を、受光素子の受光面で受光しないように効率よく反射、消滅させることができるので、光クロストークの発生を問題ない程度に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図により本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の対象とする双方向光モジュールの一例を説明する図で、図２は図１のパッケージの模式図、図３はクロストークペナルティを示す図である。図中、２はパッケージ、３はステム、３ａはリードピン、４は発光素子（ＬＤ）、５は受光素子（ＰＤ）、６は波長合分波フィルタ（ＷＤＭフィルタ）、７はレンズ、８はキャップ、９はホルダ、９ａは開孔、１０はファイバスタブ、１０ａは
光ファイバ部、１２は凹部を示す。
【００１４】
双方向光モジュールは、図１に示すように、同軸型のパッケージ２で形成される。このパッケージ２は、例えば、複数本のリードピン３ａを封着したステム３上に、信号光を送信するＬＤ４を、冷却のためのヒートシンク部材等を介して搭載し、また、受信光を受光するＰＤ５を、サブマウント等を介して搭載して構成される。本発明においては、後述するように、特にＰＤ５をステム３の上面から凹ませて設けられた凹部１２内に配置し、その受光面がステム上面より上方に突出しないように実装することを特徴としている。
【００１５】
また、ステム３上には、異なる波長の送信光と受信光が交差する光学径路上で、波長合分波フィルタ６（以下、ＷＤＭフィルタという）を傾斜させて搭載し、送信光と受信光を選択的に反射又は透過させて分離している。
上記のステム３上に搭載されたＬＤ４及びＰＤ５並びにＷＤＭフィルタ６は、その他の付属電子部品と共に、キャップ８の取付けにより外部から保護され封止される。このキャップ８は、パッケージ２の筐体としても機能するもので、通常は金属で形成され、送信光（ＬＤ光）及び受信光を透過させる開口部分にレンズ７が取付けられている。
【００１６】
キャップ８には、カップ状のホルダ９が嵌合するようにして、光軸方向に調芯（レンズ７により集光されるＬＤ光の焦点位置合わせ）されて接着または溶接により取付け固定される。ホルダ９の上壁部には、信号光を通す開口９ａが設けられ、光ファイバとの接続を形成するためのスリーブ部材（図示せず）が位置決めして固定される。信号光が出射及び入射される光ファイバ１０ａを埋設したファイバスタブ１０は、ホルダ９の上方に前記のスリーブ部材によって位置決めされる。
【００１７】
上記のように構成された双方向光モジュールは、ＬＤ４から出射された送信光は、ＷＤＭフィルタ６で反射されてレンズ７で集光され、ホルダ９の開孔９ａを通ってファイバスタブ１０の光ファイバ１０ａに入射される。他方、外部の光ファイバ伝送路からの信号光は、ファイバスタブ１０の光ファイバ１０ａから出射され、ホルダ９の開孔９ａを通ってパッケージ２内に入り、レンズ７で集光されて、ＷＤＭフィルタ６を透過してＰＤ５で受光される。
【００１８】
ここで、ＬＤ４から出射される信号光は、ファイバスタブ１０の光ファイバ１０ａに入射されて外部の光ファイバ伝送路に送信されるように設計される。しかし、図２（Ａ）に示すように、出力された信号光の一部は、ＷＤＭフィルタ６をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ８の内壁に当たって減衰しながら反射を繰り返す迷光となる。この迷光となった光がＰＤ５に入射されると、光クロストークを生じる恐れがある。本発明では、このパッケージ内で生じる迷光がＰＤ５の受光面に入射されないように、ＰＤ５を配置させることにある。
【００１９】
図２（Ｂ）は本発明によるＰＤの配置形態の一例を示し、ＰＤ４を収納配置するための凹部１２が、ステムの上面から凹ませるようにして形成される。この凹部１２の形成位置は、ＷＤＭフィルタを通過した受信光をＰＤの受光面で受光できる位置に形成され、機械的なプレス等で容易に形成できる大きさと深さとされる。また、この凹部１２にＰＤ５をサブマウントを介して搭載したときに、ＰＤ５の受光面がステム３の上面から突出しない程度に形成されるのが望ましい。
【００２０】
上記のようにＰＤ５をステム３の上面から突出しないように配設することにより、ＷＤＭフィルタ６をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ８の内壁に当たって生じた迷光は、ＰＤ５の受光面に入射し難くなる。特に、ＰＤ５の受光面をステム３の上面より低くなるようにすると、ＰＤ５は凹部１２の側壁１２ａによって影の部分となり、上記の迷光がＰＤ５の受光面に入射するのを遮る状態となる。この結果、パッケージ内で生じる迷光をＰＤ５の受光面に入射するのを抑制することができる。
【００２１】
図３は、上述の迷光の抑制効果を検証した結果を示す図で、縦軸に符号誤り率、横軸に受信感度を示し、図３（Ａ）は本発明未実施品（ＰＤがステム上面に配置された図４の形態）、図３（Ｂ）は本発明実施品（ＰＤがステムの凹部内に配置された図１の形態）である。
【００２２】
図３（Ａ）の本発明未実施品においては、ＬＤオフ（同一パッケージ内のＬＤから信号光を出射していない状態）のときのＰＤの受信感度に対して、ＬＤオン（同一パッケージ内のＬＤから信号光を出射している状態）の場合の受信感度は、平均で１.３ｄＢほど低下（クロストークペナルティ）している。
一方、図３（Ｂ）の本発明実施品においては、ＬＤオフのときの受信感度に対して、ＬＤオンの場合の受信感度は、平均で０.８ｄＢ程度のクロストークペナルティで、通常、許容されている１.０ｄＢ以下に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の対象とされる双方向光モジュールの概略を説明する図である。
【図２】本発明によるパッケージの詳細を説明する図である。
【図３】従来品と本発明品のクロストークペナルティを示す図である。
【図４】従来の技術を説明する図である。
【図５】従来のパッケージの詳細を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
２…パッケージ、３…ステム、３ａ…リードピン、４…発光素子（ＬＤ）、５…受光素子（ＰＤ）、６…波長合分波フィルタ（ＷＤＭフィルタ）、７…レンズ、８…キャップ、９…ホルダ、９ａ…開口、１０…ファイバスタブ、１０ａ…光ファイバ、１１…カットフィルタ、１２…凹部。
【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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