(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6186654
(24)【登録日】2017年8月10日
(45)【発行日】2017年8月30日
(54)【発明の名称】光モジュール及び光ネットワークシステム
(51)【国際特許分類】
G02B 6/12 20060101AFI20170821BHJP
G02B 6/125 20060101ALI20170821BHJP
G02B 6/43 20060101ALI20170821BHJP
【FI】
G02B6/12 331
G02B6/12 301
G02B6/125 301
G02B6/43
【請求項の数】8
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-514239(P2016-514239)
(86)(22)【出願日】2013年6月24日
(65)【公表番号】特表2016-520873(P2016-520873A)
(43)【公表日】2016年7月14日
(86)【国際出願番号】CN2013077811
(87)【国際公開番号】WO2014205636
(87)【国際公開日】20141231
【審査請求日】2015年11月18日
(73)【特許権者】
【識別番号】503433420
【氏名又は名称】華為技術有限公司
【氏名又は名称原語表記】HUAWEI TECHNOLOGIES CO.,LTD.
(74)【代理人】
【識別番号】100146835
【弁理士】
【氏名又は名称】佐伯 義文
(74)【代理人】
【識別番号】100140534
【弁理士】
【氏名又は名称】木内 敬二
(72)【発明者】
【氏名】李 ▲書▼
(72)【発明者】
【氏名】▲陳▼ ▲聡▼
(72)【発明者】
【氏名】▲楊▼ 素林
【審査官】
奥村 政人
(56)【参考文献】
【文献】
特開平11−202140(JP,A)
【文献】
特開2000−180646(JP,A)
【文献】
特開2001−174675(JP,A)
【文献】
特開平08−086929(JP,A)
【文献】
特開2007−187793(JP,A)
【文献】
特開2010−060653(JP,A)
【文献】
特開2003−255167(JP,A)
【文献】
特開2004−045901(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G02B 6/12− 6/14
G02B 6/26− 6/27
G02B 6/30− 6/34
G02B 6/42− 6/43
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光モジュールであって、
第1チップと、
第1レーザーダイオード(LD)と、
前記第1LDに対向して配置された第1フォトダイオード(PD)と
を具備し、
前記第1チップは、基部と、下部クラッドと、複数の導波路コアを有したサンドイッチ層と、上部クラッドとを含み、
前記第1チップは、前記基部を介して下部カバープレート上に配置され、
前記第1チップの、前記第1PDに近接する前記上部クラッドは、第1上部カバープレートによって覆われ、
前記第1チップは、第1分割グルーヴによって2つの部分に分割され、
前記第1分割グルーヴの内部には、波長分割多重化器(WDM)及び遮光素材が配置され、
前記第1LDに対向する前記第1上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置され、
前記第1チップの、前記第1LDに近接する前記上部クラッドは、第2上部カバープレートによって覆われ、
前記第1PDに対向する前記第2上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置され、
前記第1LDに結合される導波路コアは、第2PDに結合される導波路コアに交差し、
当該交差する交差ポイントは、前記第2上部カバープレートの下方に位置するとともに、前記第1PDに対向する前記第2上部カバープレートの側面に近接する、光モジュール。
【請求項2】
前記第1分割グルーヴは、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を分断して、前記下部カバープレートの上面まで延び、
前記WDMは、前記第1分割グルーヴの中央部に配置され、
前記第1分割グルーヴの残りの部分は、前記遮光素材で満たされる、請求項1に記載の光モジュール。
【請求項3】
前記第1分割グルーヴは、前記第1チップの端面に斜交し、
前記WDMは、前記第1分割グルーヴの側端に配置され、
前記第1分割グルーヴの残りの部分は、前記遮光素材で満たされ、
前記第1PDに結合される導波路コアは、ストレート導波路コアであり、
前記ストレート導波路コアは、前記第1チップの前記端面と直交する端面に直交する、請求項1又は2に記載の光モジュール。
【請求項4】
前記第1LDに近接する第2PDをさらに具備し、
前記第2PDの光軸は、前記第1LDの光軸に直交し、
前記第2PDと前記第1LDとの間には、遮光素材で満たされた第2分割グルーヴが配置され、
前記第2分割グルーヴは、前記第2上部カバープレート、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を上端から下端まで横切って、前記下部カバープレートの上面まで延びる、請求項1ないし3のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項5】
第2分割グルーヴは、前記第1チップの端面に斜交し、
前記第2分割グルーヴの側端は、前記交差ポイントに近接する、請求項1ないし4のいずれか一項に記載の光モジュール。
【請求項6】
第2LDをさらに具備し、
前記第2LD及び前記第1PDは、前記第1チップの同一の側端に位置し、
前記第2LDの光軸及び前記第1PDの光軸は、互いに平行であり、
前記第2LDと前記第1PDとの間には、遮光素材で満たされた第3分割グルーヴが配置され、
前記第3分割グルーヴは、前記第1上部カバープレート、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を上端から下端まで横切って、前記下部カバープレートの上面まで延びる、請求項4又は5に記載の光モジュール。
【請求項7】
前記第1PDに結合される導波路コアは、前記第2LDに結合される導波路コアに交差し、
当該交差する交差ポイントは、前記第1上部カバープレートの外部に位置し、
前記第3分割グルーヴは、前記第1チップの端面に直交する、請求項6に記載の光モジュール。
【請求項8】
光ネットワークシステムであって、
光回線終端装置と、
光分配ネットワークと、
光ネットワークユニットと
を具備し、
前記光回線終端装置は、前記光分配ネットワークを介して各光ネットワークユニットに接続され、
前記光回線終端装置及び/又は前記光ネットワークユニットには、請求項1ないし7のいずれか一項に記載の光モジュールが採用される、光ネットワークシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信技術の分野に関し、詳細には、光モジュール及び光ネットワークシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
要求される帯域幅の絶え間なく続く増大により、光通信ネットワークは、伝送フィールドからアクセスフィールドへの転換における用途上の大きな優位性を獲得している。光通信ネットワークの広範な分布により、必然的に、多数の光通信モジュールが使用されるようになった。ネットワークにおける光モジュールのコストをさらに削減するために、産業界では、PLC技術を使用して従来の自由空間光モジュールを置き換えることが提案されている。
図1は、典型的なPLC光モジュールの主な構造を示す。通常、自由空間光モジュールと同様に、1つのPLC光モジュールの構成には、送信ユニット(LD)と、受信ユニット(PD)とが含まれる必要があり、その差異は、光信号が導波路を介して伝送されるという点にある。光モジュールは、ネットワークインターフェースを介して、通信ネットワークに光を送信する(実線の矢印で図示する)か、又は通信ネットワークから光を受信し(破線の矢印で図示する)、このとき、2つの異なる波長の光が使用される。異なる波長の光の存在により、WDMコンポーネントは、区別を行うことを要求される。通常、WDMコンポーネントは、ある帯域の光を反射し、別の帯域の光を透過し得る。
【0003】
図1に示されるPLC光モジュールの構造においては、レーザーと導波路との間の結合効率には限りがあるので、光の一部は、迷光として導波路の外へ拡散し得る。光のこのような部分は、受信器に入り込んで、受信器の性能に不利な影響を与えたり、クロストークの原因となったりし、それにより、光モジュール全体の性能の低下が引き起こされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の諸態様の目的は、光モジュールのクロストーク問題を解決するための光モジュールを提供することにある。
【0005】
第1態様において、第1チップと、第1LDと、該第1LDに対向して配置された第1PDとを含む、光モジュールが提供される。第1チップは、基部と、下部クラッドと、複数の導波路コアを有したサンドイッチ層と、上部クラッドとを含む。第1チップは、基部を介して下部カバープレート上に配置され、かつ第1チップの、第1PDに近接する上部クラッドは、第1上部カバープレートによって覆われる。第1チップは、第1分割グルーヴによって2つの部分に分割される。第1分割グルーヴの内部には、WDM及び遮光素材が配置され、かつ第1LDに対向する第1上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置される。
【0006】
第1態様を引用する、実現可能な第1実装形態において、第1分割グルーヴは、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を分断して、下部カバープレートの上面まで延びる。ここで、WDMは、第1分割グルーヴの中央部に配置され、かつ第1分割グルーヴの残りの部分は、遮光素材で満たされる。
【0007】
第1態様又は該第1態様の実現可能な第1実装形態を引用する、実現可能な第2実装形態において、第1分割グルーヴは、第1チップの断面に斜交し、WDMは、第1分割グルーヴの側端に配置され、かつ第1分割グルーヴの残りの部分は、遮光素材で満たされる。第1PDに結合される導波路コアは、ストレート導波路コアであり、かつストレート導波路コアは、第1チップの断面に直交する。
【0008】
第1態様の実現可能な第2実装形態を引用する、実現可能な第3実装形態において、第1チップの、第1LDに近接する上部クラッドは、第2上部カバープレートによって覆われ、かつ第1PDに対向する第2上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置される。
【0009】
第1態様の実現可能な第3実装形態を引用する、実現可能な第4実装形態において、光モジュールは、第1LDに近接する第2PDをさらに具備し、かつ第2PDの光軸は、第1LDの光軸に直交する。第2PDと第1LDとの間には、遮光素材で満たされた第2分割グルーヴが配置され、かつ第2分割グルーヴは、第2上部カバープレート、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を上端から下端まで横切って、下部カバープレートの上面まで延びる。
【0010】
第1態様の実現可能な第4実装形態を引用する、実現可能な第5実装形態において、光モジュールは、第2LDをさらに具備する。第2LD及び第1PDは、第1チップの同一の側端に位置し、かつ両者の光軸は、互いに平行である。第2LDと第1PDとの間には、遮光素材で満たされた第3分割グルーヴが配置され、かつ第3分割グルーヴは、第1上部カバープレート、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を上端から下端まで横切って、下部カバープレートの上面まで延びる。
【0011】
第2態様において、光回線終端装置と、光分配ネットワークと、光ネットワークユニットとを含む、光ネットワークシステムが提供される。光回線終端装置は、光分配ネットワークを介して各光ネットワークユニットに接続される。光回線終端装置及び/又は光ネットワークユニットには、上記の光モジュールが採用される。
【0012】
本発明の諸態様において、第1チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第1チップの、第1PDに近接する上部クラッドは、第1上部カバープレートによって覆われる。第1分割グルーヴは、第1チップを2つの部分に分割し、かつ第1分割グルーヴの内部には、第1チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、WDM及び遮光素材が配置される。第1LDに対向する第1上部カバープレートの側面には、第1チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第1PDに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、PLC光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【
図1】PLC光モジュールの概略的な構成図である。
【
図2】本発明の第1実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図3】本発明の第1実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図4】本発明の第2実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図5】本発明の第3実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図6】本発明の第3実施形態によるPLC光モジュールの別の概略的な平面図である。
【
図7】本発明の第4実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図8】本発明の第5実施形態によるPLC光モジュールの概略的な平面図である。
【
図9】本発明の第6実施形態による光ネットワークシステムの概略的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の目的、技術的解決策、及び利点をより理解し易くするために、添付の図面及び諸実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。明細書中に記載される特定の実施形態は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図しないということを理解されたい。
【0015】
本発明の諸実施形態において、第1チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第1チップの、第1PDに近接する上部クラッドは、第1上部カバープレートによって覆われる。第1分割グルーヴは、第1チップを2つの部分に分割し、かつ第1分割グルーヴの内部には、第1チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、WDM及び遮光素材が配置される。第1LDに対向する第1上部カバープレートの側面には、第1チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第1PDに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、PLC光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。
【0016】
本発明の実装形態は、PLC光モジュールを例にとり、詳細に説明される。
【0017】
第1実施形態
図2及び
図3に示されるように、本発明の実施形態で提供される光モジュールは、第1チップ1と、第1レーザーダイオード(Laser Diode,LD)51と、該第1LD51に対向して配置された第1フォトダイオード(Photo Diode,PD)21とを含む。PLCチップ1は、基部11と、下部クラッド12と、サンドイッチ層13と、上部クラッド14とを含み、ここで、サンドイッチ層13の内部には、複数の導波路コアが配置される。第1チップ1は、基部11を介して下部カバープレート2上に配置され、第1PD21に近接する上部クラッドは、第1上部カバープレート31によって覆われ、かつ第1分割グルーヴ41が、第1チップ1を2つの部分に分割する。第1分割グルーヴ41の内部には、波長分割多重化器(Wavelength Division Multiplexer,WDM)5及び遮光素材が配置される。第1LD51に対向する第1上部カバープレート31の側面33には、遮光素材が配置される。第1チップは、プレーナ光波回路(Planar Light-wave Circuit,PLC)チップであってよく、かつ光モジュールは、PLC光モジュールであってよい。このようにして、第1分割グルーヴ41の内部に配置される遮光素材は、第1チップの上部クラッド14、サンドイッチ層13、下部クラッド12、及び基部11に伝わる迷光を遮断し得、かつ第1上部カバープレート31に配置される遮光素材は、PLCチップ1の表面に伝わる迷光を遮断し得る。それにより、第1PD21に入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、PLC光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。
【0018】
第1分割グルーヴ41は、上部クラッド14、サンドイッチ層13、下部クラッド12、及び基部11を分断して、下部カバープレート2の上面まで延びる。第1チップの断面に対して平行な第1分断グルーヴ41を形成するために、第1チップ1全体がフォトエッチング方法を利用して分断されてよい。ここで、第1分断グルーヴ41の中央部には、WDM5が配置され、かつ第1分断グルーヴ41の残りの部分は、遮光素材(例えば、黒色の粘着剤)で満たされて、WDM5の両端から漏れ出る迷光が遮断される。それにより、光モジュールのクロストークをさらに減少させる。
【0019】
以下、光モジュールとしてPLC光モジュールを使用し、かつ第1チップとしてPLCチップを使用して説明がなされるが、これは、唯一の実施形態ではない。光モジュールは、別のタイプの光モジュールであってよく、また、チップは、別のタイプのチップであってよい。
【0020】
第2実施形態
図4に示されるように、第1実施形態との差異は、この実施形態における第1分割グルーヴ41は、PLCチップ1の断面に斜交するという点にある。ここで、WDM5は、第1分割グルーヴ41の側端に配置され、かつ第1分割グルーヴ41の残りの部分は、遮光素材で満たされる。換言すれば、遮光素材は、第1分割グルーヴ41の一端だけに提供される。したがって、遮光素材の充填及びPLC光モジュールの製造が容易となる。それに対応して、第1PD21に結合される導波路コアは、ストレート導波路コアとして構成され、かつストレート導波路コアは、PLCチップ1の断面に直交する。したがって、第1PD21が第1LD51から逸れる距離が増大し、第1PD21が第1LD51の直接放射方向から離れる。それにより、クロストークをさらに減少させる。
【0021】
第3実施形態
図5及び
図6に示されるように、
図5における第1分割グルーヴは、PLCチップの断面に対して平行であり、
図6における第1分割グルーヴは、PLCチップの断面に斜交する。第1及び第2実施形態との差異は、この実施形態では、PLCチップ1の、第1LD51に近接する上部クラッドは、第2上部カバープレート32によって覆われ、かつ第1PD21に対向する第2上部カバープレート32の側面34には、遮光素材が配置されるという点にある。このようにして、第1LD51に入射する迷光を減少させ得、第1LD51の安定した動作が可能となる。通常、第2上部カバープレート32は、第1上部カバープレート31と同一の構造を有する。
【0022】
第4実施形態
図7に示されるように、第3実施形態との差異は、この実施形態で提供されるPLC光モジュールは、第1LD51に近接する第2PD22をさらに含み、かつ第2PD22の光軸は、第1LD51の光軸に直交するという点にある。ここで、第1LD51によって送信された光がWDM5による反射を介して光ネットワークに入射した後に、後方散乱及び反射が生じ得、かつ後方散乱及び反射される光信号は、ネットワークの状況を反映し得るので、第2PD22は、PLC光モジュールによってアクセスされる光ネットワークを監視するために、光信号のこのような部分の受信に使用される。同様に、第2PD22に対して第1LD51によって生成されるクロストークを減少させることを目的として、第2PD22の光導波路と第1LD51の光導波路との間に、第2分割グルーヴ42が追加され、そこに黒色の粘着剤又はその他の遮光素材が充填されて、第1LD51から第2PD22に入射する迷光が遮断される。さらに、第2分割グルーヴ42は、第2上部カバープレート32、上部クラッド14、サンドイッチ層13、下部クラッド12、及び基部11を上端から下端まで横断して、下部カバープレート2の上面まで延びる。このようにして、クロストークの削減効果はより良好となる。
【0023】
PLC光モジュールの設計及び製造を容易にするために、第1LD51に結合される導波路コアは、第2PD22に結合される導波路コアに交差し、その交差ポイントは、第2上部カバープレート32の内部に位置するとともに、第1PD21に対向する第2上部カバープレート32の側面34に近接する。さらに、第2分割グルーヴ42は、PLCチップ1の断面にさらに斜交し、その側端は、交差ポイントに近接する。
【0024】
第5実施形態
図8に示されるように、第4実施形態との差異は、この実施形態で提供されるPLC光モジュールは、第2LD52をさらに含むという点にある。第2LD52及び第1PD21は、PLCチップ1の同一の側端に位置し、かつ両者の光軸は、互いに平行である。第2LD52によって送信される試験信号の波長は、第1LD51によって送信される試験信号の波長とは異なり、ここで、特定の試験原理は、第4実施形態における第1LD51及び第2PD22のものと同様である。光ネットワークにおける異なる波長の拡散特性は、異なっているので、異なる波長の信号という利点は、ネットワークの異なる状況の監視に用いられて、ネットワーク検出機能を完成させる。同様に、第1PD21に対して第2LD52によって生成されるクロストークを減少させることを目的として、第2LD52の光導波路と第1PD21の光導波路との間に、第3分割グルーヴ43が追加され、そこに黒色の粘着剤又はその他の遮光素材が充填されて、第2LD52から第1PD21に入射する迷光が遮断される。さらに、第3分割グルーヴ43は、第1上部カバープレート31、上部クラッド14、サンドイッチ層13、下部クラッド12、及び基部11を上端から下端まで横断して、下部カバープレート2の上面まで延びる。このようにして、クロストークの削減効果はより良好となる。
【0025】
この実施形態では、PLC光モジュールの設計及び製造を容易にするために、第1PD21に結合される導波路コアは、第2LD52に結合される導波路コアに交差し、その交差ポイントは、第1上部カバープレート31の外部に位置する。さらに、第3分割グルーヴ43は、PLCチップ1の断面に直交する。ここで、下部カバープレート2上に各LD及びPDを配置し、かつPLCモジュールに各LD及びPDを接続するために、下部カバープレート2が拡張されるべきか、又は能動的な結合接着(glue)及び受動的な結合貼合せ(paster)の方法が採用される、ということに留意されたい。
【0026】
第6実施形態
図9に示されるように、
図9は、本発明の一実施形態による光ネットワークシステムの概略的な構成図である。具体的には、光ネットワークシステムは、光回線終端装置(Optical Line Terminal,OLT)と、ビームスプリッタ(Splitter)と、光ネットワークユニット(Optical Network Unit,ONU)91とを含む。ビームスプリッタ92及び基幹光ファイバ93は、光分配ネットワーク(Optical Distribution Network,ODN)を構成する。複数の光ネットワークユニット91は、光ファイバ94を介してビームスプリッタ92に接続されるとともに、収束後に、基幹光ファイバ93を介して光回線終端装置95(ローカル側)に接続される。複数の光ネットワークユニット91は、時分割多元接続(TDMA)方法によって基幹光ファイバ93を共用する。
【0027】
さらに、光回線終端装置95は、第1ないし第5実施形態による光モジュールを含む。
【0028】
さらにまた、光ネットワークユニット91は、第1ないし第5実施形態による光モジュールを含む。
【0029】
光モジュールにおいて、第1チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第1チップの、第1PDに近接する上部クラッドは、第1上部カバープレートによって覆われる。第1分割グルーヴは、第1チップを2つの部分に分割し、かつ第1分割グルーヴの内部には、第1チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、WDM及び遮光素材が配置される。第1LDに対向する第1上部カバープレートの側面には、第1チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第1PDに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、PLC光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。光モジュールの特定の構造及び対応する説明のために、第1ないし第5実施形態の記載が参照されてよく、その詳細は、明細書中で繰り返して説明されない。
【0030】
以上の記載は、本発明の例示的な実施形態に過ぎず、本発明を限定することを意図しない。本発明の精神及び原理の範囲内でなされる任意の修正、均等な置換、及び改良は、本発明の保護範囲内にある。
【符号の説明】
【0031】
1 第1チップ
2 下部カバープレート
5 波長分割多重化器(WDM)
11 基部
12 下部クラッド
13 サンドイッチ層
14 上部クラッド
21 第1フォトダイオード(PD)
22 第2フォトダイオード(PD)
31 第1上部カバープレート
32 第2上部カバープレート
33 第1上部カバープレートの側面
34 第2上部カバープレートの側面
41 第1分割グルーヴ
42 第2分割グルーヴ
43 第3分割グルーヴ
51 第1レーザーダイオード(LD)
52 第2レーザーダイオード(LD)
91 光ネットワークユニット(ONU)
92 ビームスプリッタ
93 基幹光ファイバ
94 光ファイバ
95 光回線終端装置(OLT)