特開 2024-154162 光デバイス及び光モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154162

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】光デバイス及び光モジュール

(51)【国際特許分類】

   H04B 10/50 20130101AFI20241023BHJP

   H04B 10/67 20130101ALI20241023BHJP

   H04J 14/02 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

H04B10/50

H04B10/67

H04J14/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067838

(22)【出願日】2023-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】309015134

【氏名又は名称】富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 宏昌

【テーマコード（参考）】

5K102

【Ｆターム（参考）】

5K102AA15

5K102AD01

5K102AD15

5K102AH24

5K102PB12

5K102PC12

5K102PH15

5K102PH22

5K102PH24

5K102PH31

5K102RB02

5K102RB03

(57)【要約】

【課題】光学部品の削減による小型化を図ることができる光デバイス等を提供する。
【解決手段】光デバイスは、Ｐ偏光の送信光を発光する発光部と、受信光を受光する受光部と、送信光を出力する送信ポートとを有する。光デバイスは、受信光を入力する受信ポートと、受信ポートからの受信光をＳ偏光に偏光する偏光調整部とを有する。光デバイスは、発光部からのＰ偏光の送信光を伝搬路内に伝搬させて出力すると共に、偏光調整部からのＳ偏光の受信光を伝搬路内に伝搬させて出力する光フィルタを有する。光デバイスは、光フィルタと発光部との間及び、光フィルタと受光部との間に配置され、発光部からのＰ偏光の送信光を光フィルタに出力すると共に、光フィルタからのＳ偏光の受信光を受光部に出力する偏光部を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の直線偏光状態の送信光を発光する発光部と、
受信光を受光する受光部と、
前記送信光を出力する送信ポートと、
受信光を入力する受信ポートと、
前記受信ポートからの前記受信光を前記第１の直線偏光状態に対して直交関係にある第２の直線偏光状態に偏光する偏光調整部と、
前記発光部からの前記第１の直線偏光状態の送信光を伝搬路内に伝搬させて出力すると共に、前記偏光調整部からの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記伝搬路内に伝搬させて出力する光フィルタと、
前記光フィルタと前記発光部との間及び、前記光フィルタと前記受光部との間に配置され、前記発光部からの前記第１の直線偏光状態の送信光を前記光フィルタに出力すると共に、前記光フィルタからの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記受光部に出力する偏光部と、
を有することを特徴とする光デバイス。

【請求項2】

前記発光部は、
波長毎に異なる複数の発光素子を有し、異なる波長の前記第１の直線偏光状態の送信光を発光し、
前記受光部は、
波長毎に異なる複数の受光素子を有し、異なる波長の受信光を受光し、
前記光フィルタは、
前記複数の発光素子からの各波長の前記第１の直線偏光状態の送信光を合波すると共に、前記偏光調整部からの各波長の前記第２の直線偏光状態の受信光を分波し、
前記偏光部は、
波長毎に異なる複数の偏光素子を有し、前記光フィルタと前記発光素子との間及び、前記光フィルタと前記受光素子との間に配置される該当波長の前記偏光素子を用いて、前記発光素子からの前記該当波長の前記第１の直線偏光状態の送信光を前記光フィルタに出力すると共に、前記光フィルタからの前記該当波長の前記第２の直線偏光状態の受信光を前記受光素子に出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項3】

前記発光部は、
前記第２の直線偏光状態の送信光を発光する発光素子と、
前記発光素子からの前記第２の直線偏光状態の送信光を前記第１の直線偏光状態の送信光に変換する波長板と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項4】

前記発光部、前記送信ポート、前記光フィルタ及び前記偏光部を内蔵する送信回路と、前記受光部、前記受信ポート及び前記偏光調整部を内蔵する受信回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項5】

前記発光部、前記送信ポート、前記光フィルタ、前記偏光調整部及び前記偏光部を内蔵する送信回路と、前記受光部及び前記受信ポートを内蔵する受信回路とを有することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項6】

前記発光部と前記送信ポートとの間の光路の直線上に前記偏光部及び前記光フィルタを配置したことを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項7】

前記偏光調整部からの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記第１の直線偏光状態の受信光に変換する波長板を有し、
前記光フィルタは、
前記発光部からの前記第１の直線偏光状態の送信光を伝搬路内に伝搬させて出力すると共に、前記波長板からの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記伝搬路内に伝搬させて出力することを特徴とする請求項１に記載の光デバイス。

【請求項8】

送信光を送信する送信回路及び受信光を受信する受信回路を含む光デバイスと、前記光デバイスを制御する制御回路とを有する光モジュールであって、
前記光デバイスは、
第１の直線偏光状態の送信光を発光する発光部と、
受信光を受光する受光部と、
前記送信光を出力する送信ポートと、
受信光を入力する受信ポートと、
前記受信ポートからの前記受信光を前記第１の直線偏光状態に対して直交関係にある第２の直線偏光状態に偏光する偏光調整部と、
前記発光部からの前記第１の直線偏光状態の送信光を伝搬路内に伝搬させて出力すると共に、前記偏光調整部からの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記伝搬路内に伝搬させて出力する光フィルタと、
前記光フィルタと前記発光部との間及び、前記光フィルタと前記受光部との間に配置され、前記発光部からの前記第１の直線偏光状態の送信光を前記光フィルタに出力すると共に、前記光フィルタからの前記第２の直線偏光状態の受信光を前記受光部に出力する偏光部と、
を有することを特徴とする光モジュール。

【請求項9】

前記送信回路は、
前記発光部、前記送信ポート、前記光フィルタ及び前記偏光部を内蔵すると共に、
前記受信回路は、
前記受光部、前記受信ポート及び前記偏光調整部を内蔵することを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。

【請求項10】

前記送信回路は、
前記発光部、前記送信ポート、前記光フィルタ、前記偏光調整部及び前記偏光部を内蔵すると共に、
前記受信回路は、
前記受光部及び前記受信ポートを内蔵することを特徴とする請求項８に記載の光モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光デバイス及び光モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年の通信需要の増加に伴い、光ファイバ通信ネットワークの市場は高速大容量化が加速しており、例えば、１００Ｇｂｐｓや４００Ｇｂｐｓ等の高速大容量の光伝送を可能としている。このような光ファイバ通信ネットワークを構成するコンポーネントの一つに光モジュールがある。

【0003】

光モジュールは、ネットワーク市場の拡大と共に、ＣＦＰ(C Form-factor Pluggable)／ＣＦＰ２／ＣＦＰ４／ＱＳＦＰ(Quad Small Form-factor Pluggable)２８等の複数のForm Factorの光モジュールが存在する。例えば、１００Ｇｂｐｓの光モジュールは、光信号が伝送できる距離によってもＬＲ（１０ｋｍ）やＥＲ（４０ｋｍ）等とカテゴリ分けされ、変調方式も２値変調方式や４値変調方式等がある。

【0004】

図１２は、光モジュール１００の一例を示す説明図である。図１２に示す光モジュール１００は、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）１１０と、ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub Assembly）１２０と、制御回路１３０とを有する。ＴＯＳＡ１１０は、送信側光ファイバ１４０Ａと光接続する。ＴＯＳＡ１１０は、例えば、４チャネルの電気信号を波長が異なる４波の光信号に変換して変換後の光信号を送信側光ファイバ１４０Ａから出力する送信回路である。ＲＯＳＡ１２０は、受信側光ファイバ１４０Ｂと光接続する。ＲＯＳＡ１２０は、受信側光ファイバ１４０Ｂから入力した波長が異なる４波の光信号を４チャネルの電気信号に変換して出力する受信回路である。制御回路１３０は、ＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０を制御する。

【0005】

図１３は、ＴＯＳＡ１１０の一例を示す説明図である。図１３に示すＴＯＳＡ１１０は、入力部１１１と、発光部１１２と、光合波器１１３と、送信ポート１１４Ａと、送信側レセプタクル１１４とを有する。尚、発光部１１２及び光合波器１１３は、光部品で構成し、光部品は、図示せぬＴＥＣ（Thermo Electric Cooler）を含むものとする。入力部１１１は、制御回路１３０からの電気信号を発光部１１２内の４個の各ＬＤ（Laser-Diode）に入力する。発光部１１２は、波長が異なる光を発振する４個のＬＤを有し、波長λ０の送信光を発振する＃０のＬＤと、波長λ１の送信光を発振する＃１のＬＤと、波長λ２の送信光を発振する＃２のＬＤと、波長λ３の送信光を発振する＃３のＬＤとを有する。入力部１１１は、＃０～＃３の各ＬＤに電気信号を入力する。光合波器１１３は、発光部１１２内のＬＤ毎に異なる波長の送信光を合波する光合波素子である。送信ポート１１４Ａは、送信側レセプタクル１１４を介して送信側光ファイバ１４０Ａと光接続し、光合波器１１３で合波した送信光を出力するポートである。送信側レセプタクル１１４は、送信側光ファイバ１４０Ａと送信ポート１１４Ａとを光接続するための接合部品である。尚、説明の便宜上、図１３に示す(ｆ0)～(ｆ3)の各ＬＤの送信光が進む光進行方向を黒三角、光を進む光線を線で表している。

【0006】

図１４は、ＲＯＳＡ１２０の一例を示す説明図である。図１４に示すＲＯＳＡ１２０は、受信側レセプタクル１２１と、受信ポート１２１Ａと、光分波器１２２と、受光部１２３と、出力部１２４とを有する。尚、光分波器１２２及び受光部１２３は、光部品で構成し、光部品は、図示せぬＴＩＡ（Trans-Impedance Amplifier）を含むものとする。図１４に示す受光部１２３は、波長が異なる光を受信する４個のＰＤ（Photo-Diode）を有し、波長λ０の受信光を受光する＃０のＰＤと、波長λ１の受信光を受光する＃１のＰＤと、波長λ２の受信光を受光する＃２のＰＤと、波長λ３の受信光を受光する＃３のＰＤとを有する。出力部１２４は、受光部１２３内の各ＰＤで光電変換された電気信号を制御回路１３０に出力する。受信側レセプタクル１２１は、受信側光ファイバ１４０ＢとＲＯＳＡ１２０内の受信ポート１２１Ａとを光接続するための接合部品である。受信ポート１２１Ａは、受信側レセプタクル１２１を介して受信側光ファイバ１４０Ｂと光接続し、受信側光ファイバ１４０Ｂからのランダムな偏光方向の受信光を入力するポートである。光分波器１２２は、受信ポート１２１Ａからの受信光から異なる波長λ０～λ３の光に分波し、異なる波長に応じたＰＤに出力する。尚、説明の便宜上、図１４に示す(ｆ0)～(ｆ3)の各受信光が進む光進行方向を白三角、光を進む光線を線で表している。

【0007】

また、制御回路１３０は、例えば、ＴＯＳＡ１１０やＲＯＳＡ１２０の各デバイス制御用ＩＣ、電源用ＩＣ、各種モニタ回路やフィルタ回路等、さまざま役割をもった回路が複数のＩＣや多くのパッシブ部品で基板上に配置されて電気的に接続されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平７－１９１２４１号公報

【特許文献2】特開２００４－１１７７９３号公報

【特許文献3】米国特許第７５９４７６６号明細書

【特許文献4】米国特許第１０６３４８４４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

光モジュールでは、例えば、１００Ｇｂｐｓの光ファイバ通信ネットワークが開始された初期の頃はＣＦＰモジュールが主流であったが、その後、ＣＦＰ２、ＣＦＰ４と呼ばれるForm Factorが現れ、現在はＱＳＦＰモジュールが主流である。これらのForm Factorの違いは、光モジュール自体のサイズのみならず、消費電力や外部インターフェイスの仕様、内部のＲＯＭデータの仕様等の様々な点で光モジュールの仕様の違いを生み出している。特に、光モジュールのサイズは大きく変化している。

【0010】

例えば、ＣＦＰモジュールの筐体サイズは、（縦：ファイバ方向）×（横）×（高さ）≒１３ｃｍ×７．５ｃｍ×１．４ｃｍと比較的大きい。これに対して、現在の主流であるＱＳＦＰモジュールの筐体サイズは、（縦）×（横）×（高さ）≒５．２ｃｍ×１．８ｃｍ×０．８５ｃｍとなっているため、ＣＦＰモジュールに比較して小さい。従って、体積比はＣＦＰ:ＱＳＦＰ≒１６：１で約１６分の１、モジュールの面積（縦)×（横）に着目しても、面積比はＣＦＰ：ＱＳＦＰ≒１０：１と約１０分の１に小さくなっている。

【0011】

一方、ＴＯＳＡ１１０やＲＯＳＡ１２０の筐体面積は、概算であるが、（縦）×（横）≒２ｃｍ×０．７ｃｍ程度であり、ＴＯＳＡ１１０やＲＯＳＡ１２０自体のサイズはＣＦＰからＱＳＦＰへ光モジュールの主流が変化しているものの、大きく変化していない。その理由は、ＴＯＳＡ１１０やＲＯＳＡ１２０の内部構成や主要電気光学特性において、パッケージサイズの変更を伴う要求が無かったためである。

【0012】

しかしながら、近年、ＴＯＳＡ１１０やＲＯＳＡ１２０の内部にＳＯＡ（Semiconductor Optical Amplifier:光半導体増幅器）が内蔵される要求があり、この場合のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡは長手方向にサイズを拡張する必要がある。

【0013】

また、波長多重数も４波ではなく、例えば、８波に拡張された、さらなる波長多重化を進めた光モジュールの構想（４００ＧＢＡＳＥ－ＦＲ８／ＬＲ８）もある。この場合、ＬＤ数やＰＤ数も４個から８個に増えるので、ＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０自体のパッケージサイズが大きくなる。従って、今後は、アプリケーションにもよるが、ＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０の筐体サイズは拡大傾向にあると予想される。

【0014】

このように光ファイバ通信ネットワークの成熟とともに、Form FactorもＣＦＰからＱＳＦＰへと世代交代が進んだことで、光モジュールのサイズそのものが小さくなる一方、光部品であるＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０のサイズは拡大傾向にある。従って、ＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０のサイズの拡大傾向に応じて制御回路１３０の面積は小さくなってきている。

【0015】

そこで、光モジュール１００の設計者は、制御回路１３０内の限られた基板スペースに複数のＩＣや多くのパッシブ部品を配置しなければならず、回路特性や部品特性をある程度犠牲にしてでも、回路規模や部品サイズを優先した設計が必要となる。つまり、制御回路１３０の基板面積が小さくなると、設計者にとっては、回路規模や部品サイズの厳しい制約のために、設計の自由度が低下してしまう。

【0016】

このような課題に対して、制御回路１３０の基板面積の拡大のために、基板の上下の両面に部品を配置することや、基板を上下に２枚並べた構造を採用する等の対応が考えられるが、それでも、制御回路１３０の基板面積は不足しているのが実情である。

【0017】

制御回路１３０の基板面積を拡大させることができれば、回路規模や部品サイズの制約が緩和され、自由度の高い設計が可能になることは明らかである。しかしながら、制御回路１３０の基板面積を拡大させるためには、光モジュール自体のサイズを大きくするか、ＴＯＳＡ１１０及びＲＯＳＡ１２０の光部品を小型化する必要がある。光部品の小型化を実現させることで制御回路１３０の基板面積を拡大させることが求められている。

【0018】

一つの側面では、光学部品の削減による小型化を図ることができる光デバイス等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】

【0019】

一つの態様の光デバイスは、第１の直線偏光状態の送信光を発光する発光部と、受信光を受光する受光部と、送信光を出力する送信ポートと、受信光を入力する受信ポートと、を有する。光デバイスは、受信ポートからの受信光を第１の直線偏光状態に対して直交関係にある第２の直線偏光状態に偏光する偏光調整部を有する。光デバイスは、発光部からの第１の直線偏光状態の送信光を伝搬路内に伝搬させて出力すると共に、偏光調整部からの第２の直線偏光状態の受信光を伝搬路内に伝搬させて出力する光フィルタを有する。光デバイスは、光フィルタと発光部との間及び、光フィルタと受光部との間に配置され、発光部からの第１の直線偏光状態の送信光を前記光フィルタに出力すると共に、光フィルタからの第２の直線偏光状態の受信光を受光部に出力する偏光部を有する。

【発明の効果】

【0020】

一つの側面によれば、光学部品の削減による小型化を図る。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】図１は、本実施例の光モジュールの一例を示す説明図である。

【図2】図２は、実施例１のＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図3】図３は、実施例１のＯＳＡ内のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図4】図４は、偏光調整部の一例を示す説明図である。

【図5】図５は、他の偏光調整部の一例を示す説明図である。

【図6】図６は、他の偏光調整部の一例を示す説明図である。

【図7】図７は、実施例２のＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図8】図８は、実施例３のＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図9】図９は、実施例３のＯＳＡ内のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図10】図１０は、実施例４のＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図11】図１１は、実施例４のＯＳＡ内のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図12】図１２は、光モジュールの一例を示す説明図である。

【図13】図１３は、ＴＯＳＡの一例を示す説明図である。

【図14】図１４は、ＲＯＳＡの一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本願が開示する光デバイス等の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、以下に示す各実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

【実施例0023】

図１は、本実施例の光モジュール１の一例を示す説明図である。図１に示す光モジュール１は、ＯＳＡ（Optical Sub-Assembly）２と、制御回路５とを有する。ＯＳＡ２は、ＴＯＳＡ（Transmitter Optical Sub-Assembly）３と、ＲＯＳＡ（Receiver Optical Sub Assembly）４とを有する。ＴＯＳＡ３は、例えば、４チャネルの電気信号を波長が異なる４波の光信号に変換して出力する送信回路である。ＲＯＳＡ４は、波長が異なる４波の光信号を４チャネルの電気信号に変換して出力する受信回路である。制御回路５は、ＯＳＡ２内のＴＯＳＡ３及びＲＯＳＡ４を制御する。ＴＯＳＡ３は、送信側光ファイバ６Ａと光接続する。ＲＯＳＡ４は、受信側光ファイバ６Ｂと光接続する。制御回路５は、後述するが、ＯＳＡ２を小型化することで、斜線部分Ｘの面積を拡張できる。

【0024】

図２は、実施例１のＯＳＡ２の一例を示す説明図、図３は、実施例１のＯＳＡ２内のＴＯＳＡ３及びＲＯＳＡ４の一例を示す説明図である。ＴＯＳＡ３は、入力部１１と、発光部１２と、複数の第１のＰＢＳ（Polarizing Beam Splitter）１３と、光フィルタ１４と、第２のＰＢＳ１５と、送信ポート１６Ａと、送信側レセプタクル１６とを有する。ＲＯＳＡ４は、受信側レセプタクル１７と、受信ポート１７Ａと、偏光調整部１８と、受光部１９と、出力部２０とを有する。

【0025】

尚、説明の便宜上、図２中で、＃０のＬＤ～＃３のＬＤ(Laser Diode)の送信光の進む光進行方向を黒三角、光線を実線で示す。また、受信光の進む光進行方向を白三角、光線を破線で示す。光の偏光方向の定義は、二重丸がＳ偏光を、両側矢印がＰ偏光を表現している。

【0026】

発光部１２は、波長が異なる光を発振する４個の発光素子であるＬＤ(Laser Diode)を有し、波長λ０の光を発振する＃０のＬＤ１２Ａと、波長λ１の光を発振する＃１のＬＤ１２Ｂと、波長λ２の光を発振する＃２のＬＤ１２Ｃと、波長λ３の光を発振する＃３のＬＤ１２Ｄとを有する。尚、説明の便宜上、発光部１２内の各ＬＤ１２Ａ～１２Ｄは、平行方向に偏向するＰ偏光の光を発振するものとする。

【0027】

受光部１９は、波長が異なる光を受信する４個の受光素子であるＰＤ（Photo-Diode）を有する。受光部１９は、波長λ０の受信光を受光する＃０のＰＤ１９Ａと、波長λ１の受信光を受光する＃１のＰＤ１９Ｂと、波長λ２の受信光を受光する＃２のＰＤ１９Ｃと、波長λ３の受信光を受光する＃３のＰＤ１９Ｄとを有する。

【0028】

第１のＰＢＳ１３は、波長毎に異なる発光部１２と光フィルタ１４との間、波長毎に異なる受光部１９と光フィルタ１４との間に配置される。第１のＰＢＳ１３は、発光部１２からのＰ偏光の送信光を光フィルタ１４に出力すると共に、光フィルタ１４からのＳ偏光の受信光を受光部１９に出力する偏光部である。第１のＰＢＳ１３は、４個の第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄを有する。波長λ０の光が通過する＃０の第１のＰＢＳ１３Ａは、光フィルタ１４内の光フィルタＦ０と＃０のＬＤ１２Ａとの間、光フィルタ１４内の光フィルタＦ０と＃０のＰＤ１９Ａとの間に配置される。波長λ１の光が通過する＃１の第１のＰＢＳ１３Ｂは、光フィルタ１４内の光フィルタＦ１と＃１のＬＤ１２Ｂとの間、光フィルタ１４内の光フィルタＦ１と＃１のＰＤ１９Ｂとの間に配置される。波長λ２の光が通過する＃２の第１のＰＢＳ１３Ｃは、光フィルタ１４内の光フィルタＦ２と＃２のＬＤ１２Ｃとの間、光フィルタ１４内の光フィルタＦ２と＃２のＰＤ１９Ｃとの間に配置される。波長λ３の光が通過する＃３の第１のＰＢＳ１３Ｄは、光フィルタ１４内の反射ミラー１４Ａと＃３のＬＤ１２Ｄとの間、光フィルタ１４内の反射ミラー１４Ａと＃３のＰＤ１９Ｄとの間に配置される。第１のＰＢＳ１３は、Ｐ偏光の光成分を透過すると共に、Ｓ偏光の光成分の光進行方向を９０度曲げて出力する。つまり、第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄは、ＬＤ１２Ａ～１２ＤからのＰ偏光の光成分を入射した場合にＰ偏光の光成分を透過して光フィルタ１４に出力する。また、第１のＰＢＳ１３は、光フィルタ１４からのＳ偏光の光成分を入射した場合にＳ偏光の光成分の光進行方向を９０度曲げてＳ偏光の光成分をＰＤ１９Ａ～１９Ｄに出力する。

【0029】

光フィルタ１４は、送信光に対して光合波素子として機能し、受信光に対して光分波素子として機能する光波長フィルタである。光フィルタ１４は、誘電体多層膜や回折格子の技術を利用した光学素子で構成する。光フィルタ１４は、前述した通り、波長λ０、λ１、λ２に透過帯を有する光フィルタＦ０、Ｆ１、Ｆ２と反射ミラー１４Ａとを備える。なお、光フィルタＦ０は、透過帯に含まれる波長の光（λ０）を透過し、透過帯から外れたその他の波長（λ１、λ２、λ３）の光を反射する。光フィルタＦ１は、透過帯に含まれる波長の光（λ１）を透過し、透過帯から外れたその他の波長（λ２、λ３）の光を反射する。光フィルタＦ３は、透過帯に含まれる波長の光（λ２）を透過し、透過帯から外れたその他の波長（λ３）の光を反射する。反射ミラー１４Ａは、波長λ０～λ３の全ての波長の光を反射し、光フィルタＦ０～Ｆ２や第１のＰＢＳ１３Ｄに光の進行方向を曲げる。このように、光フィルタ１４を構成する光フィルタＦ０～Ｆ２と反射ミラー１４Ａとにより、光フィルタ１４内に光の伝搬路が形成される。光フィルタ１４は、光の進む向きを逆にするだけで「合波」と「分波」とを実現できる。光フィルタ１４は、＃０～＃３の各第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄからの各波長λ０～λ３の送信光を合波し、合波後の送信光を第２のＰＢＳ１５に出力する。また、光フィルタ１４は、第２のＰＢＳ１５からの受信光を各波長λ０～λ３の受信光に分波し、分波後の受信光を＃０～＃３の各第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄに出力する。

【0030】

偏光調整部１８は、受信ポート１７Ａからのランダム偏光の受信光の偏光方向をＳ偏光に揃える光学素子部品である。ランダム偏光の受信光とは、ランダムな偏光方向、例えば、Ｓ偏光やＰ偏光を含む受信光である。図４は、偏光調整部１８の一例を示す説明図である。図４に示す偏光調整部１８は、ＰＢＳ３１と、λ／２波長板３２と、全反射ミラー３３とを有する。尚、説明の便宜上、図４に示す偏光調整部１８は、ビームを２光束で伝搬する構成である。

【0031】

ＰＢＳ３１は、図４中の左側からランダム偏光方向の光を入射すると、Ｐ偏光に偏光している光の成分はそのまま透過してλ／２波長板３２に出力すると共に、Ｓ偏光に偏光している光の成分は光の進行方向を９０度曲げて反射して出力する。λ／２波長板３２は、ＰＢＳ３１を透過したＰ偏光の光を入射すると、Ｐ偏光の偏光方向を９０度回転してＳ偏光の光に変換し、変換後のＳ偏光の光を全反射ミラー３３に出力する。全反射ミラー３３は、λ／２波長板３２からのＳ偏光の光の進行方向を９０度曲げて反射して出力する。

【0032】

偏光調整部１８は、ＰＢＳ３１で反射したＳ偏光の光と、全反射ミラー３３で反射したＳ偏光の光とが平行光線となって出力できる。つまり、偏光調整部１８は、ランダム偏光の光を直線偏光（Ｓ偏光）に揃えることができる。尚、偏光調整部１８は、全反射ミラー３３の代わりにＰＢＳを使用しても良く、適宜変更可能である。

【0033】

第２のＰＢＳ１５は、Ｓ偏光の光の進行方向を９０度曲げて出力すると共に、Ｐ偏光の光を透過出力する。つまり、第２のＰＢＳ１５は、光フィルタ１４からのＰ偏光の送信光を送信ポート１６Ａに透過出力する。更に、第２のＰＢＳ１５は、偏光調整部１８からのＳ偏光の受信光の光進行方向を９０度曲げて光フィルタ１４に出力する。

【0034】

実施例１の光モジュール１の動作について説明する。＃０～＃３のＬＤは、入力部１１からの電気信号に応じて、波長毎のＰ偏光の送信光を第１のＰＢＳ１３に夫々出力する。＃０～＃３の第１のＰＢＳ１３は、波長毎のＰ偏光の送信光を光フィルタ１４に出力する。光フィルタ１４は、＃０～＃３の第１のＰＢＳ１３からの各波長λ０～λ３のＰ偏光の送信光を合波し、合波後のＰ偏光の送信光を第２のＰＢＳ１５に出力する。第２のＰＢＳ１５は、合波後のＰ偏光の送信光を透過して送信ポート１６Ａ経由で送信側光ファイバ６Ａに出力する。

【0035】

また、偏光調整部１８は、受信側光ファイバ６Ｂと光接続する受信ポート１７Ａから受信したランダム偏光の受信光をＳ偏光の受信光に変換し、変換後のＳ偏光の受信光を第２のＰＢＳ１５に出力する。第２のＰＢＳ１５は、Ｓ偏光の受信光の光進行方向を９０度曲げて光フィルタ１４に出力する。光フィルタ１４は、Ｓ偏光の受信光をλ０～λ３の波長毎のＳ偏光の受信光に分波し、分波後のＳ偏光の受信光を各第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄに出力する。＃０～＃３の第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄは、Ｓ偏光の受信光の光進行方向を９０度曲げて波長に応じた＃０～＃３の各ＰＤ１９Ａ～１９Ｄに出力する。そして、＃０～＃３の各ＰＤ１９Ａ～１９Ｄは、Ｓ偏光の受信光を電気信号に変換し、変換後の電気信号を出力部２０に出力する。

【0036】

実施例１のＯＳＡ２は、送信光と受信光との偏光方向を直交関係にし、単一の光フィルタ１４を用いて、送信光に必要な光合波と、受信光に必要な光分波とを実行できるため、ＯＳＡ２の光合波及び光分波に使用する光部品の搭載面積を小さくできる。しかも、ＴＯＳＡ３内に光合波及び光分波で共有する光フィルタ１４を配置してＲＯＳＡ４内の光分波素子が不要となるため、ＲＯＳＡ４の光分波素子を搭載する面積を小さくできる。その結果、光モジュール１内の制御回路５の基板面積を拡大できる。

【0037】

尚、実施例１の光モジュール１では、送信光の偏光方向がＰ偏光の場合に偏光調整部１８において受信光の偏光方向をＳ偏光に揃える構成にした。

【0038】

ＴＯＳＡ３内では、発光部１２と送信側光ファイバ６Ａとの間の光路上に第１のＰＢＳ１３、光フィルタ１４、第２のＰＢＳ１５を光が直進できる直線配置の構成にした。その結果、発光部１２から送信光を送信側光ファイバ６Ａに出力する際の光パワーの損失を小さくするためのレーザビームのアライメント作業を容易になる。

【0039】

ＴＯＳＡ３内部の光合波素子とＲＯＳＡ４内部の光分波素子の部品構成が同一で入射する光の進行方向が逆であることに着目し、送信光と受信光との偏光方向を互いに直交関係にすることで送信光と受信光を区別できる。更に、光合波素子と光分波素子とを共用する光フィルタ１４を使用することで、ＲＯＳＡ４の光分波素子を削減可能とし、光モジュール１における光部品の総面積を削減できる。

【0040】

ＯＳＡ２を用いた光モジュール１の内部構成は、図１に示すＯＳＡ２の面積が小さくなることに伴って、斜線部分Ｘの制御回路５の基板面積を拡大できる。更に、光合波及び光分波で共有する光フィルタ１４を使用することで光部品の小型化することで制御回路５の基板面積の拡大に寄与する。その結果、制御回路５の規模や搭載する部品サイズの制約を緩和できる。ＴＯＳＡ３及びＲＯＳＡ４の組立技術や光学素子の製造技術の発展によっても、面積拡大の寄与は変化するので断定的な表現はできないが、大雑把にＲＯＳＡ４の面積は従来比で５０％～８０％程度は削減できる。

【0041】

従来のＴＯＳＡ及びＲＯＳＡの筐体部分の面積は、例えば、約２ｃｍ×０．７ｃｍ＝１．４ｃｍ^２程度であるのに対し、ＱＳＦＰの光モジュールの場合、制御回路の基板面積は、様々なレイアウトが考えられるが、２．５ｃｍ×１．６ｃｍ＝４ｃｍ^２程度である。これに対して、実施例１のＯＳＡ２では、ＲＯＳＡ４の面積は５０％～８０％程度削減できた場合、ＲＯＳＡ４は、例えば、１．４ｃｍ^２から０．７ｃｍ^２～０．２８ｃｍ^２程度に小さくなる。このとき、制御回路５の基板面積は従来の４ｃｍ^２から４．７ｃｍ^２～５．１２ｃｍ^２と従来比で１８％～２８％程度拡大できる。

【0042】

尚、実施例１の偏光調整部１８は、図４に示す構成を例示したが、これに限定されるものではなく、図５に示す偏光調整部１８Ａや図６に示す偏光調整部１８Ｂとしても良く、適宜変更可能である。

【0043】

図５は、他の偏光調整部１８Ａの一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、図５に示す偏光調整部１８Ａは、ビームを２光束で伝搬する構成を例示する。図５に示す偏光調整部１８Ａは、図４に示す偏光調整部１８と比べて、λ／２波長板３２を配置する箇所が異なり、ＰＢＳ３１Ａと、全反射ミラー３３Ａと、λ／２波長板３２Ａとを有する。ＰＢＳ３１Ａは、ランダム偏光の光を入射すると、Ｐ偏光に偏光している光の成分はそのまま透過して全反射ミラー３３Ａに出力すると共に、Ｓ偏光に偏光している光の成分は光の進行方向を９０度曲げて出力する。全反射ミラー３３Ａは、Ｐ偏光の光の光進行方向を９０度曲げて反射し、Ｐ偏光の光をλ／２波長板３２Ａに出力する。λ／２波長板３２Ａは、全反射ミラー３３Ａを透過したＰ偏光の光を入射すると、Ｐ偏光の偏光方向を９０度回転してＳ偏光の光に変換する。そして、偏光調整部１８Ａは、ＰＢＳ３１Ａで反射したＳ偏光の光と、λ／２波長板３２Ａを通過したＳ偏光の光とは、Ｓ偏光の状態で平行光線となって出力する。つまり、偏光調整部１８Ａは、ランダム偏光の光を直線偏光（Ｓ偏光）に揃えることができる。

【0044】

図６は、他の偏光調整部１８Ｂの一例を示す説明図である。尚、説明の便宜上、図６に示す偏光調整部１８Ｂは、ＰＢＣ（Polarizing Beam Combiner）を使用して２光束を１本のビームにする場合を例示している。図６に示す偏光調整部１８Ｂは、ＰＢＳ３１Ｂと、λ／２波長板３２Ｂと、第１の全反射ミラー３３Ｂと、第２の全反射ミラー３４Ｂと、ＰＢＣ３５Ｂとを有する。ＰＢＳ３１Ｂは、ランダム偏光の光からＳ偏光の光成分をＰＢＣ３５Ｂに出力すると共に、ランダム偏光の光からＰ偏光の光成分をλ／２波長板３２Ｂに出力する。λ／２波長板３２Ｂは、Ｐ偏光の光成分を９０度回転してＳ偏光の光成分に変換し、変換後のＳ偏光の光成分を第１の全反射ミラー３３Ｂに出力する。第１の全反射ミラー３３Ｂは、Ｓ偏光の光成分の光進行方向を９０度曲げて第２の全反射ミラー３４Ｂに出力する。更に、第２の全反射ミラー３４Ｂは、Ｓ偏光の光成分の光進行方向を９０度曲げてＰＢＣ３５Ｂに出力する。ＰＢＣ３５Ｂは、ＰＢＳ３１ＢからのＳ偏光の光成分と、第２の全反射ミラー３４ＢからのＳ偏光の光成分とを合波し、ランダム偏光をＳ偏光に揃えた光成分として出力する。

【0045】

尚、実施例１の光モジュール１では、送信光の偏光方向をＰ偏光とした場合、偏光調整部１８を使用して受信光の偏光方向をＳ偏光に揃える場合を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能である。送信光の偏光方向をＳ偏光としても良く、その実施の形態につき、実施例２として以下に説明する。尚、実施例１の光モジュール１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

【実施例0046】

図７は、実施例２のＯＳＡ２Ａの一例を示す説明図である。実施例２のＯＳＡ２Ａと実施例１のＯＳＡ２とが異なるところは、送信光の偏光方向をＳ偏光にし、第１のＰＢＳ１３と発光部１２との間の光路上にλ／２波長板２１を夫々配置した点にある。

【0047】

発光部１２内の＃０～＃３の各ＬＤ１２Ａ～１２Ｄは、偏光方向がＳ偏光の送信光を発光する。受光部１９内の＃０～＃３の各ＰＤ１９Ａ～１９Ｄは、偏光方向がＳ偏光の受信光を受光する。＃０～＃３の各λ／２波長板２１は、Ｓ偏光の送信光を９０度偏光回転してＰ偏光の送信光を第１のＰＢＳ１３に出力する。＃０のλ／２波長板２１Ａは、＃０のＬＤ１２Ａと＃０の第１のＰＢＳ１３Ａとの間に配置し、＃０のＬＤ１２Ａからの波長λ０のＳ偏光の送信光をＰ偏光の送信光に変換し、変換後の波長λ０のＰ偏光の送信光を＃１の第１のＰＢＳ１３Ｂに出力する。＃１のλ／２波長板２１Ｂは、＃１のＬＤ１２Ｂと＃１の第１のＰＢＳ１３Ｂとの間に配置し、＃１のＬＤ１２Ｂからの波長λ１のＳ偏光の送信光をＰ偏光の送信光に変換し、変換後の波長λ１のＰ偏光の送信光を＃１の第１のＰＢＳ１３Ｂに出力する。＃２のλ／２波長板２１Ｃは、＃２のＬＤ１２Ｃと＃２の第１のＰＢＳ１３Ｃとの間に配置し、＃２のＬＤ１２Ｃからの波長λ２のＳ偏光の送信光をＰ偏光の送信光に変換し、変換後の波長λ２のＰ偏光の送信光を＃２の第１のＰＢＳ１３Ｃに出力する。＃３のλ／２波長板２１Ｄは、＃３のＬＤ１２Ｄと＃３の第１のＰＢＳ１３Ｄとの間に配置し、＃３のＬＤ１２Ｄからの波長λ３のＳ偏光の送信光をＰ偏光の送信光に変換し、変換後の波長λ３のＰ偏光の送信光を＃３の第１のＰＢＳ１３Ｄに出力する。

【0048】

＃０～＃３の第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄは、送信光がＰ偏光であるため、Ｐ偏光の送信光を透過して光フィルタ１４に出力する。そして、光フィルタ１４は、＃０～＃３の各第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄを透過したＰ偏光の送信光を合波し、合波後のＰ偏光の送信光を第２のＰＢＳ１５に出力する。そして、第２のＰＢＳ１５は、合波後のＰ偏光の送信光を透過して送信ポート１６Ａ経由で送信側光ファイバ６Ａに出力する。

【0049】

更に、偏光調整部１８は、受信側光ファイバ６Ｂと接続する受信ポート１７Ａから受光したランダム偏光の受信光をＳ偏光の受信光に偏光し、Ｓ偏光の受信光を第２のＰＢＳ１５に出力する。第２のＰＢＳ１５は、受信光がＳ偏光であるため、Ｓ偏光の受信光の光進行方向を９０度度曲げて光フィルタ１４に出力する。そして、光フィルタ１４は、Ｓ偏光の受信光を通過する場合、Ｓ偏光の受信光を波長毎に分波し、波長毎の受信光を波長毎の＃０～＃３の第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄに出力する。＃０～＃３の各第１のＰＢＳ１３Ａ～１３Ｄは、受信光がＳ偏光であるため、Ｓ偏光の受信光の光進行方向を９０度曲げて波長に対応した＃０～＃３のＰＤ１９Ａ～１９Ｄに出力する。

【0050】

実施例２のＯＳＡ２Ａは、送信光と受信光との偏光方向を直交関係にし、単一の光フィルタ１４を用いて、送信光に必要な光合波と、受信光に必要な光分波とを実行できるため、ＯＳＡ２Ａの光合波及び光分波に使用する光部品の搭載面積を小さくできる。ＴＯＳＡ３内に光合波及び光分波で共有する光フィルタ１４を配置してＲＯＳＡ４内の光分波素子が不要となるため、ＲＯＳＡ４の光分波素子を搭載する面積を小さくできる。その結果、光モジュール１内の制御回路５の基板面積を拡大できる。

【0051】

尚、実施例１及び２のＯＳＡ２（２Ａ）では、４波長の４波多重の場合を例示したが、４波多重に限定されるものではなく、例えば、８波長の８波多重やｎ波長のｎ波多重のマルチチャネルの光モジュールにも適用可能である。

【0052】

尚、実施例１のＯＳＡ２では、ＴＯＳＡ３内に発光部１２、第１のＰＢＳ１３、光フィルタ１４及び第２のＰＢＳ１５を搭載し、ＲＯＳＡ４内に偏光調整部１８及び受光部１９を搭載する場合を例示した。しかしながら、ＴＯＳＡ３内に発光部１２、第１のＰＢＳ１３、光フィルタ１４、第２のＰＢＳ１５及び偏光調整部１８を搭載しても良く、その場合、実施の形態につき、実施例３として以下に説明する。図８は、実施例３のＯＳＡ２Ｂの一例を示す説明図である。尚、実施例１の光モジュール１と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。