一芯双方向光モジュール
【課題】ＬＤの光学特性が良く低コストの一芯双方向光モジュールを提供する。
【解決手段】一芯双方向光モジュール１は、光ファイバ２１ａへ入射する送信光を出力する半導体発光素子１１、光ファイバ２１ａが出射する受信光を受光する半導体受光素子１２、並びに、送信光及び受信光のいずれかを透過し他を反射し、送信光を光ファイバ２１ａへ入射すると共に受信光を半導体受光素子１２に受光させる波長合分波フィルタ１３ｂを備える。そして、入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子４０ａと、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜４０ｂと、が一体に形成されて成る光アイソレータ４０を、光ファイバ２１ａと波長合分波フィルタ１３ｂの間に備える。
【解決手段】一芯双方向光モジュール１は、光ファイバ２１ａへ入射する送信光を出力する半導体発光素子１１、光ファイバ２１ａが出射する受信光を受光する半導体受光素子１２、並びに、送信光及び受信光のいずれかを透過し他を反射し、送信光を光ファイバ２１ａへ入射すると共に受信光を半導体受光素子１２に受光させる波長合分波フィルタ１３ｂを備える。そして、入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子４０ａと、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜４０ｂと、が一体に形成されて成る光アイソレータ４０を、光ファイバ２１ａと波長合分波フィルタ１３ｂの間に備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送受信する一芯双方向光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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リーズナブルな価格で可能となるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの導入が進んでいる。このＰＯＮシステムでは、一芯双方向通信方式の採用により、ファイバ本数を減らし、局側とファイバ伝送路を複数のユーザ（宅側）でシェアすることで、メタルケーブル並に低価格で、より高速なサービスを実現している。なお、ＰＯＮシステムでは、１本の光ファイバを用いて、１.３１μｍ帯並びに１.４９μ帯でのデジタル信号及び／または１.５５μｍ帯でのアナログ信号の送受信を行う波長多重（ＷＤＭ）方式を採用している。
【０００３】
このようなＰＯＮシステムに使用される一芯双方向モジュール（Ｂｉ−Ｄ：Bi-Directional Module）では、半導体発光素子（ＬＤ：Laser Diode）から出射される送信光を光ファイバに光結合させて送信し、一方、光ファイバから出射される受信光を半導体受光素子（ＰＤ：Photodiode）へ光結合させて受信している。このようなＢｉ−Ｄに関して種々のものが提案されている。
【０００４】
その一例として、２パッケージ型Ｂｉ−Ｄがある（例えば、特許文献１，２参照）。この２パッケージ型Ｂｉ−Ｄは、ＬＤとＰＤとを所謂ＣＡＮパッケージに別々に収納した送信用光モジュールと受信用光モジュールとを備え、これらのモジュールと光ファイバの間の光路中に、送信光と受信光を合波・分波するＷＤＭフィルタを配設したものである。なお、ＷＤＭフィルタは、例えば、波長に応じて送信光と受信光のうち一方を透過し他方を反射することで、上記合波・分波を行うことができる。また、この２パッケージ型Ｂｉ−Ｄの送信用光モジュール側では、ＬＤから出射した送信光がレンズ（集光レンズ、コリメートレンズ等）やＷＤＭフィルタを通過し光ファイバに光結合する。一方、受信用光モジュール側では、光ファイバから出射した受信光がＷＤＭフィルタ、レンズを透過し、ＰＤに光結合する。
このようなＢｉ−Ｄの構造は、既存のＣＡＮパッケージ型光モジュールを利用できる点や、組立ても比較的容易に行えるという点等で、広く普及している。
【０００５】
また、その他のＢｉ−Ｄの例としては、一つのＣＡＮパッケージにＬＤ及びＰＤを内蔵した所謂１パッケージ型Ｂｉ−Ｄがある（例えば、特許文献３参照）。このＢｉ−Ｄでは、パッケージ内に、上記ＬＤ及びＰＤの他に、レンズやミラー（ハーフミラー、全反射ミラー）、ＷＤＭフィルタ、回折素子等を収納している。また、ＬＤから出射した送信光がＬＤとレンズとの間に配設されているＷＤＭフィルタで反射した後にレンズを透過し、さらに光ファイバに結合する。また、光ファイバから出射した受信光がレンズ、ＷＤＭフィルタを透過し、ＰＤに結合する。
【０００６】
上記２パッケージ型Ｂｉ−Ｄまたは１パッケージ型Ｂｉ−ＤをＯＮＵ（Optical Network Unit）またはＯＬＴ（Optical Line Terminal）の光通信規格に適合させる場合には、良好な光学特性が求められる。この場合、例えば、ＬＤとして分散特性に優れる分布帰還型ＬＤ（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feed Back Laser Diode）を使用することができる。しかし、ＤＦＢ−ＬＤ等のＬＤは、出射した光（送信光）が光ファイバの結合端面やその他の不連続界面にて反射して、ＬＤの共振器に戻ってきたときに、ＬＤの発光状態が不安定になってしまうことがある。
【０００７】
そのため、Ｂｉ−Ｄにおいて良好な光学特性を得るために、従来、反射戻り光がＬＤに戻るのを防ぐように、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光アイソレータをＤＦＢ−ＬＤと光ファイバとの間に配設していた。
【０００８】
図１１は、光アイソレータの一例を説明する図である。光アイソレータ１００は、図１１（Ａ）に示すように、ガーネットを素材とし、光の偏波方向（偏波面）を矢印Ｚ方向に対して、４５度回転するファラデー回転子１０１、所定の偏波方向を有する光のみを透過する偏光子１０２ａ，１０２ｂから構成されている。なお、ＬＤ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う。
【０００９】
ファラデー回転子１０１は、偏光子１０２ａと偏光子１０２ｂの間に配設され、磁気光学効果により、順方向と逆方向で偏波方向を同方向に回転する非相反素子である。偏光子１０２ａは、偏波方向が矢印Ｚに対して０度の光のみを透過するように配設されている。また、偏光子１０２ｂは、偏波方向が偏光子１０２ａ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。
【００１０】
このような光アイソレータでは、図１１（Ｂ）に示すように、順方向から入射した光（送信光）のうち、矢印Ｚに対して０度の偏波方向を有する光のみが偏光子１０２ａを透過する。さらに、偏光子１０２ａを透過した光は、ファラデー回転子１０１により偏波方向が４５度回転され、偏光子１０２ｂを透過する。
【００１１】
一方、図１１（Ｃ）に示すように、逆方向から入射した光（反射戻り光）のうち、偏波方向が矢印Ｚに対して４５度の偏波方向を有する光のみが偏光子１０２ｂを透過する。偏光子１０２ｂを透過した光は、ファラデー回転子１０１により偏波方向が４５度回転され、矢印Ｚに対して９０度の偏波方向を有する直線偏光となる。そのため、逆方向から入射した光は、偏光子１０２ａを通過することができなくなるので、反射戻り光を遮断することができる。このような光アイソレータ１００は、偏波依存型光アイソレータとも呼ばれる。
【特許文献１】特開２００６−１２６４９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０６７１号公報
【特許文献３】特開２００４−２７１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来のＢｉ−Ｄに用いられる図１１に示すような光アイソレータは、高価であり、また、Ｂｉ−Ｄの形態等によっては、Ｂｉ−Ｄ内の構成要素の幾何学的配置に制限が存在するため、実装できないことがある。
【００１３】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、ＬＤの光学特性が良く低コストの一芯双方向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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の一芯双方向光モジュールは、光ファイバへ入射する送信光を出力する半導体発光素子、光ファイバが出射する受信光を受光する半導体受光素子、並びに、送信光及び受信光のいずれかを透過し他を反射し、送信光を光ファイバへ入射すると共に受信光を半導体受光素子に受光させる波長合分波フィルタを備えたもので、入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子と、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜と、が一体に形成されて成る光アイソレータを、光ファイバと波長合分波フィルタの間に備えることを特徴とする。
【００１５】
光アイソレータの波長帯域依存偏光特性膜は、少なくとも回転素子の光ファイバ側の面に形成されていることが好ましい。また、光アイソレータは、光ファイバの端面に接着されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで形成可能な波長帯域依存偏光特性膜を有する光アイソレータを、光ファイバと波長合分波フィルタの間に設けることで、反射戻り光がＬＤの光学特性に影響を与えることがなくなるため、ＬＤの光学特性が良く低コストの一芯双方向光モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る一芯双方向光モジュールの一例の概略を説明する図である。一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）１は、例えば、半導体発光素子（ＬＤ）１１及び半導体受光素子（ＰＤ）１２を１つのパッケージに内蔵した光デバイス１０、光デバイス１０内のＬＤ１１及びＰＤ１２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。Ｂｉ−Ｄ１は、光デバイス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。
【００１８】
光デバイス１０は、例えば、ＬＤ１１、ＰＤ１２、ステム１３、レンズキャップ１４を有する。ＬＤ１１は、外部伝送路への送信光（例えば、波長１３１０ｎｍ）を出力するものであり、本明細書では、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ＬＤであるものとする。ＰＤ１２は、送信光とは異なる波長（例えば、波長１４９０ｎｍ）を有する受信光を受光するものである。
【００１９】
ステム１３は、レンズキャップ１４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やＰＤ１２を搭載し、外部回路に電気接続するためのリードピン１３ａがガラス封止されている。ステム１３上には、送信光の光学経路と受信光の光学経路とが交差する位置にＷＤＭフィルタ（波長合分波フィルタともいう）１３ｂ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。
【００２０】
レンズキャップ１４は、ステム１３と協働してＬＤ１１やＰＤ１２を気密封止するキャップとして機能するものであり、ＬＤ１１からの送信光とＰＤ１２への受信光を集光するレンズ１４ａが、上部中央の開口１４ｂにガラス封着されている。この開口１４ｂ（すなわちレンズ１４ａ）が送信光の出射口及び受信光の入射口になっており、レンズ１４ａとしては、安価なボールレンズを用いることができる。
【００２１】
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、光デバイス１０内のＬＤ１１及びＰＤ１２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、その中心部にシングルモード光ファイバ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１４ａにより集光される信号光及びレンズ１４ａに向う信号光は、この開口３０ｂを通過する。
【００２４】
また、Ｊスリーブ３０は、開口３０ｂと光デバイス１０の間（すなわち、スタブ２１とレンズ１４ａの間）に、本発明の特徴に関わる光アイソレータである波長選択型光アイソレータ４０（その詳細は後述）を有する。また、波長選択型光アイソレータ４０の周囲には、当該アイソレータ４０を構成するファラデー回転子４０ａのためのマグネット３０ｃが設けられている。マグネット３０ｃは、その磁界によって上記ファラデー回転子が光の振動方向を所定の方向に回転させることができるようになっている。
【００２５】
Ｂｉ−Ｄ１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１４の軸方向の嵌合長さで調整される。一方、光デバイス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１４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。
【００２６】
Ｂｉ−Ｄ１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、ＷＤＭフィルタ１３ｂで反射されてレンズ１４ａで集光され、波長選択型光アイソレータ４０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。他方、外部伝送路からの信号光は、スタブ２１の光ファイバ２１ａから出射され、Ｊスリーブ３０の開口３０ｂを通り、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、レンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ１３ｂを透過してＰＤ１２で受光される。
【００２７】
ここで、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デバイス１０側に戻ってくる。本発明では、この反射戻り光を、波長選択型光アイソレータ４０をＪスリーブ３０内に設けて抑制するようにしている。
【００２８】
次に、図２により、波長選択型光アイソレータの一例を説明する。この波長選択型光アイソレータ４０は、光の偏波方向を４５度回転するファラデー回転子４０ａに波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを形成してなる。この波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、特定の波長帯域の光に対して偏光特性（偏波特性）を示し、別の波長帯域の光に対しては偏光特性を示さないものである。本例の波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、例えば、波長帯域１３１０ｎｍの光に対しては偏光特性を示し、この帯域の光のうち偏波方向が特定の方向のもののみ（特定の偏光のみ）を透過し、それ以外の光（本例の場合は波長帯域１４９０ｎｍの光）に対しては偏光特性を示さず、この帯域の光は偏波方向に関わらず透過する。なお、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、図の例では、ファラデー回転子４０ａの片面（光ファイバ側の面）に形成されている。
【００２９】
ファラデー回転子４０ａは、例えば、ガーネットにより形成され、ファラデー回転子４０ａ上への波長帯域依存偏光特性膜４０ｂの形成は、例えば、ナノインプリント技術により行われる。ナノインプリント技術は、機械加工やリソグラフィの物理的限界を打破する技術として、関心が高まっている技術であり、金型に刻み込んだ数十ｎｍ〜数百ｎｍの凹凸を、基板上に塗布した樹脂材料に押付けて形状を転写する技術である。光の波長よりも小さい周期格子構造体をガラス等の上に形成することができる。ナノインプリント技術では、転写の工程は数分で終了し、同じ形状の部品を短時間で大量に作り出せる量産効果はもちろんのこと、格子を積層させることにより得られる素子の統合化が可能となり、一つの素子上に複数の機能を持たせることができる。
【００３０】
次に、図１のＢｉ−Ｄ１において、分布帰還型のＬＤ１１の送信光が、図２の例の波長選択型光アイソレータ４０を透過して光ファイバ２１ａに結合する過程と、送信光の反射戻り光が同光アイソレータ４０を透過する過程と、受信光が同光アイソレータ４０を透過する過程を、図３〜図５を用いてそれぞれ説明する。なお、図の波長選択型光アイソレータ４０において、ファラデー回転子４０ａは、光の偏波方向を矢印Ｚに対して−４５度回転させる。また、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、ＬＤ１１の偏波方向に合わせて、波長帯域１３１０ｎｍの光のうち、偏波方向が矢印Ｚに対して４５度であるものを透過するように配設される。
【００３１】
ＬＤ１１の送信光（波長１３１０ｎｍ）は、図３（Ａ）に示すように、ＷＤＭフィルタ１３ｂで反射してレンズ１４ａで集光され、波長選択型アイソレータを透過し、光ファイバ２１ａに光結合する。このとき、ＬＤ１１からの送信光は、図３（Ｂ）に示すように、ファラデー回転子４０に入射する前において、その偏波方向が矢印Ｚに対して９０度であるが、ファラデー回転子４０ａによりその偏波方向が−４５度回転され、矢印Ｚに対して４５度の偏波方向を有する光となるため、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過（透過）し、光ファイバ２１ａに結合する。
【００３２】
また、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した送信光は、図４（Ａ）に示すように、光ファイバ２１ａの端面や伝送路等で反射し、反射戻り光として再び波長選択型光アイソレータ４０を透過する。この際、反射戻り光は、図４（Ｂ）に示すように、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂにより、指定方向の偏波（矢印Ｚに対して４５度のもの）以外が遮断される。さらに、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより、その偏波方向が−４５度回転され、矢印Ｚに対して０度の偏波方向を有する光となり、この光がＬＤ１１に戻る。ＬＤ１１に戻る光は、ＬＤ出射光の偏波方向とはその偏波方向が直交するため、すなわち、ＬＤ１１（この例では、活性層に平行な方向に偏波方向を有する光を出射している）の活性層に垂直な方向に偏波方向を有する光であるため、ＬＤ特性に影響を与えない。
【００３３】
また、光ファイバ２１ａからの受信光（波長１４９０ｎｍ）は、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、レンズ１４ａに集光され、ＷＤＭフィルタ１３ｂを透過してＰＤ１２に受光される。このとき、受信光は、光ファイバ２１ａから出射されると、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは受信光の波長帯域に偏光特性を示さないので、当該膜４０ｂをそのまま通過し、ファラデー回転子４０ａにより偏波方向が−４５度回転され、ＰＤ１２に集光される。そのため、ＰＤ１２は、１４９０ｎｍ帯域の受信光を受光することができる。なお、ＰＤ１２の受光面の受光特性は、偏波方向に関係がない。
【００３４】
以上のように、本Ｂｉ−Ｄでは、分布帰還型のＬＤが出射する送信光の反射戻り光が波長選択型光アイソレータを介してＬＤに入射したときに、その入射光の偏波方向が出射光の偏波方向と直交するため、ＬＤ特性が変化せず、また、光ファイバからの受信光を、波長選択型光アイソレータを介しても、ＰＤに集光させることができる。
【００３５】
また、Ｂｉ−Ｄにおいて、図１１の従来の偏光素子を使用した光アイソレータは、ＷＤＭフィルタとレンズの間に配置されたのでは、偏光の方向が未知の受信光も遮断してしまう可能性があるため、ＬＤとフィルタの間に配置される必要があった。しかし、ＬＤとレンズとの間は、１パッケージ型Ｂｉ−Ｄでは極めて狭い空間で、当該箇所に従来の光アイソレータを配置するのは実質不可能であった。これを一例とするように、１パッケージ型Ｂｉ−Ｄにおいては、幾何学的配置に非常なる制限が存在するため、従来、光アイソレータを用いるのは、その幾何学的配置に非常なる制限が存在するために、実質不可能であった。
【００３６】
しかし、本発明のＢｉ−Ｄでは、波長選択型光アイソレータが、上述のように、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する偏波方向を有する光として透過し、実質上送信光に対するアイソレータ機能をＢｉ−Ｄに与え、受信光に対しては全てを透過することができるものであるため、レンズと光ファイバとの間に配置すること（すなわち実装すること）ができる。
【００３７】
図６は、波長選択型光アイソレータの他の例を示す図である。本発明のＢｉ−Ｄに用いられる波長選択型光アイソレータは、上述では、ファラデー回転子４０ａの光ファイバ側の面（片面）に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂが形成されていたが、この形態に限られない。波長選択型光アイソレータは、例えば、図６（Ａ）に示すように、ファラデー回転子４０ａの両面（光ファイバ側及びレンズ側の面）に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを形成してもよい。
【００３８】
また、波長選択型アイソレータは、図６（Ｂ）に示すように、ファラデー回転子４０ａの光ファイバ側の面に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを設け、偏光素子（波長帯域依存偏光特性膜４０ｂが偏光特性を示す光であって当該膜４０ｂが透過する偏波方向の光と同じ偏波方向の光のみを透過するもの）４０ｃをレンズ側に設けてもよい。また、図６（Ｃ）に示すように、ファラデー回転子４０ａのレンズ側の面に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを設け、光ファイバ側に上記偏光素子４０ｃを設けてもよい。この場合、光ファイバから出射される受信光は、偏光素子４０ｃにより偏光に変えられ（偏光され）、ＰＤにより受光されることになるが、上述のように、ＰＤ１２の受光面の受光特性は偏波方向に依存しないため、受光特性に大きな影響はない。
【００３９】
アイソレータを図６（Ａ）〜図６（Ｃ）のような構成とすることにより、反射戻り光のアイソレーション機能をさらに高めることができる。
また、本発明に関わる、ナノインプリントによる波長選択性の膜（波長帯域依存偏光特性膜）を形成した光アイソレータは、従来の偏波依存型光アイソレータ（ファラデー回転素子の両側に偏光素子を設けたもの）に比べ、偏光素子を使用しないまたは偏光素子の数が少ない構造であり、その分コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００４０】
なお、本発明は、本実施形態のＢｉ−ＤのＬＤとＰＤの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、１３１０ｎｍ帯域の光を透過し１４９０ｎｍの帯域の光を反射するＷＤＭフィルタを用いる）。
また、上述の例のＢｉ−Ｄは、波長１３１０ｎｍの光を送信光、波長１４９０ｎｍの光を受信光とするＯＮＵ用途の光モジュールであるが、本発明は、波長１４９０ｎｍの光を送信光、波長１３１０ｎｍの光を受信光とするＯＬＴ用途の光モジュールにも適用することができる（なお、この場合、１４９０ｎｍ帯域の光に対して偏光特性を示し１３１０ｎｍの帯域の光に対して偏光特性を示さない波長選択型光アイソレータを用いる）。
【００４１】
また、本発明は、上述のレセプタクル型のものに限らずピグテール型のＢｉ−Ｄにも適用することができる。
また、上述の例のＢｉ−Ｄでは、光ファイバとＣＡＮパッケージの光デバイスを光接続するための光接続部材を構成するＪスリーブに、波長選択型光アイソレータが取り付けられていたが、当該アイソレータをファイバスタブが有する光ファイバ等に接着させておくこともできる。
【００４２】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の他の実施形態に係るＢｉ−Ｄについて説明する。図７は、本実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図であり、図８は、図７のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の部分については、同様の参照番号を付すことによって、その説明は適宜省略する。図７に示すように、本実施形態のＢｉ−Ｄは、ＬＤ１１とＰＤ１２とをそれぞれ別にＣＡＮパッケージに収納した送信用光デバイス５０と受信用光デバイス６０を備える２パッケージ型一芯Ｂｉ−Ｄ（ダイプレクサ）である。Ｂｉ−Ｄ２は、上記送信用及び受信用光デバイス５０，６０の他にスリーブ部材７０とＪスリーブ８０とを備える。
【００４３】
送信用光デバイス５０のＬＤ１１は、第１の波長（波長１３１０ｎｍ）の光信号を出射し、受信用光デバイス６０のＰＤ１２は、第２の波長（波長１４９０ｎｍ）の光信号を受光する。スリーブ部材７０は、ファイバケーブルの端部のフェルール７１を保持するものである。送信用光デバイス５０及び受信用光デバイス６０とスリーブ部材７０とはＪスリーブ８０を介して結合される。
【００４４】
Ｊスリーブ８０には、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０及びスリーブ部材７０が取り付けられる他、波長１３１０ｎｍの光信号を透過し波長１４９０ｎｍの光信号を反射するＷＤＭフィルタ８１及び波長選択型光アイソレータ４０が取り付けられる。
【００４５】
ＷＤＭフィルタ８１は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａと送信用光デバイス５０のＬＤ１１との間の光路中であって当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス６０のＰＤ１２との間の光路中に設けられる。
波長選択型光アイソレータ４０は、ＷＤＭフィルタ８１とスリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａとの間に、送信用光デバイス５０のＬＤ１１の偏波方向に合わせて設けられる。つまり、波長選択型光アイソレータ４０は、ＬＤ１１及び光ファイバ７１ａに対する関係が、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）のＬＤ１１及び光ファイバ２１ａに対する関係となり、ＰＤ１２及び光ファイバ７１ａに対する関係が、同図のＰＤ１２及び光ファイバ２１ａに対する関係になるように設けられる。
【００４６】
Ｂｉ−Ｄ２において、送信用光デバイス５０を、Ｊスリーブ８０の第１の面８２ａに開けた第１の貫通孔８２ｂ内で光軸に平行な方向に調整し、スリーブ部材７０を、Ｊスリーブ８０の第２の面８２ｃ上で、光軸に垂直な方向に調芯することで、ＬＤ１１に関していわゆる３軸調芯を行ない、それぞれをＹＡＧ溶接して固定する。次いで、受信用光デバイス６０をＪスリーブ８０の第３の面８２ｄ上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤ１２に関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。
【００４７】
Ｂｉ−Ｄ２が上記のようにして調芯されると、図８に示すように、送信用光デバイス５０のＬＤ１１から出力された送信光は、送信用光デバイス５０のレンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ８１を透過し、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａに入射される。
【００４８】
このとき、１３１０ｎｍ帯域の送信光は、図３（Ｂ）と同様にして、ファラデー回転子４０ａで（偏波方向を−４５度）回転され、ナノインプリント技術で成形した波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過する。通過した送信光は、その先の光ファイバ７１ａの端面や伝送路等で反射し戻ってくるが、図４（Ｂ）と同様にして、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂで指定方向の偏波以外が遮断される。波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより（偏波方向を−４５度）回転され、ＬＤ送信光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光となるため、ＬＤに影響を与えない。
【００４９】
また、Ｂｉ−Ｄ２が上記のようにして調芯されると、外部伝送路からの信号光は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａから出射され、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８１で反射され、受信用光デバイス６０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ１２で受光される。このとき、１４９０ｎｍ帯域の受信光では、偏波方向に関係なく、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂをそのまま通過している。
【００５０】
以上のように、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、低コストの波長選択性光アイソレータを用いて、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する偏波方向を有する光として透過し、反射戻り光がＬＤの特性に悪影響を与えることを防ぎつつ、受信光に対しては全て透過させＰＤにて受光させることができる。
【００５１】
また、２パッケージ型Ｂｉ−Ｄにおいて、図１１の従来の偏光素子を使用した光アイソレータは、送信用光デバイスのレンズとＷＤＭフィルタの間に配置されるため、ここを通る光のスポット径の関係から、当該アイソレータの平面サイズが大きくなる（０.５ｍｍ角程度）。図８には、本実施形態のＢｉ−Ｄの波長選択型光アイソレータ４０の代わりに、図１１の従来の光アイソレータを設けた場合のその搭載位置を仮想線で示す。
一方、本発明で使用する波長選択型光アイソレータは、集光点近傍（ファイバに近接した位置）に配置できるので、平面サイズを小さくでき（切断によるチッピング性や、取り扱いの面から、０.２ｍｍ角程度まで小さくできる）、コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００５２】
本発明は、図１等に示した実施形態のＢｉ−Ｄと同様に、本実施形態のＢｉ−Ｄの送信用光デバイスと受信用光デバイスの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、Ｊスリーブ８０をＬＤ１１に関して３軸調芯ができるように構成する必要がある）。また、本発明は、図１のＢｉ−Ｄと同様に、本実施形態のＢｉ−Ｄを波長１４９０ｎｍの光を送信光、波長１３１０ｎｍの光を受信光とするＯＬＴ用途の光モジュールとしたものにも適用することができる。
【００５３】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明のさらに別の実施形態に係るＢｉ−Ｄについて説明する。図９は、本実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図であり、図１０は、図９のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の部分については、同様の参照番号を付すことによって、その説明は適宜省略する。図９に示すように、本実施形態のＢｉ−Ｄは、ＬＤ１１とＰＤ１２とをそれぞれ別にＣＡＮパッケージに収納した送信用光デバイス５０と受信用光デバイス６０に加えて、別のＰＤ９１を同様にＣＡＮパッケージに収納した受信用光デバイス９０を備える３パッケージ型一芯Ｂｉ−Ｄ（トライプレクサ）である。
【００５４】
Ｂｉ−Ｄ３において、送信用光デバイス５０のＬＤ１１は、第１の波長（波長１３１０ｎｍ）の光信号を出射し、受信用光デバイス６０のＰＤ１２は、第２の波長（波長１４９０ｎｍ）の光信号を受光し、受信用光デバイス９０のＰＤ９１は、第３の波長（波長１５５０ｎｍ）の光信号を受光する。図９に示すように、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０及び受信用光デバイス９０とスリーブ部材７０とはＪスリーブ８０’を介して結合される。
【００５５】
Ｊスリーブ８０’には、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０、受信用光デバイス９０及びスリーブ部材７０が取り付けられる。その他に、ＷＤＭフィルタ８１と、波長１３１０ｎｍの光信号及び波長１４９０ｎｍの光信号を透過し波長１４９０ｎｍの光信号を反射するＷＤＭフィルタ８３’と、波長選択型光アイソレータ４０が取り付けられる。なお、波長選択型光アイソレータ４０は、例えば、波長帯域１３１０ｎｍの光に対しては偏光特性を示し、それ以外の光（本例の場合は波長帯域１４９０ｎｍ及び１５５０ｎｍの光）に対しては偏光特性を示さないものである。
【００５６】
ＷＤＭフィルタ８３’は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａと送信用光デバイス５０のＬＤ１１との間の光路中であり且つ当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス６０のＰＤ１２との間の光路中であって、当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス９０のＰＤ９１との間の光路中に設けられる。波長選択型光アイソレータ４０は、ＷＤＭフィルタ８３’とスリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａとの間に、送信用光デバイス５０のＬＤ１１の偏波方向に合わせて設けられる。
【００５７】
Ｂｉ−Ｄ３において、送信用光デバイス５０を、Ｂｉ−Ｄ２におけるものと同様にして、Ｊスリーブ８０’内で光軸に平行な方向に調整し、スリーブ部材７０を、Ｊスリーブ８０’上で、光軸に垂直な方向に調芯することで、ＬＤ１１に関していわゆる３軸調芯を行ない、それぞれをＹＡＧ溶接して固定する。次いで、受信用光デバイス６０を、Ｂｉ−Ｄ２におけるものと同様にして、Ｊスリーブ８０’上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤに関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。そして、受信用光デバイス９０をＪスリーブ８０’の第４の面８２ｅ’上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤ９１に関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。
【００５８】
Ｂｉ−Ｄ３が上記のようにして調芯されると、図１０に示すように、送信用光デバイス５０のＬＤ１１から出力された送信光は、送信用光デバイス５０のレンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ８１及びＷＤＭフィルタ８３’を透過し、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａに入射される。
【００５９】
このとき、１３１０ｎｍ帯域の送信光は、図３（Ｂ）と同様にして、ファラデー回転子４０ａで回転され、ナノインプリント技術で成形した波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過する。通過した送信光は、その先の光ファイバ７１ａの端面や伝送路等で反射し戻ってくるが、図４（Ｂ）と同様にして、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂで指定方向の偏波以外が遮断される。波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより回転され、ＬＤ送信光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光となるため、ＬＤに影響を与えない。
【００６０】
また、Ｂｉ−Ｄ３が上記のようにして調芯されると、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａから出射される信号光のうち、１４９０ｎｍ帯域のものは、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８３’を透過し、ＷＤＭフィルタ８１で反射され、受信用光デバイス６０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ１２で受光される。また、光ファイバ７１ａからの信号光のうち、１５５０ｎｍ帯域のものは、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８３’で反射され、受信用光デバイス９０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ９１で受光される。これらのとき、１４９０ｎｍ帯域及び１５５０ｎｍ帯域の受信光では、偏波方向に関係なく、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂをそのまま通過している。
【００６１】
以上のように、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、低コストの波長選択性光アイソレータを用いて、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光として透過し、反射戻り光がＬＤの特性に悪影響を与えることを防ぎつつ、２種の受信光に対しては全て透過させ、それぞれ対応するＰＤにて受光させることができる。
また、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、本発明で使用する波長選択型光アイソレータを、集光点近傍（ファイバに近接した位置）に配置できるので、コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００６２】
本発明は、本実施形態のＢｉ−Ｄの各光デバイスの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、Ｊスリーブ８０’をＬＤ１１に関して３軸調芯ができるように構成する必要があり、ＷＤＭフィルタについても適宜その特性を選択する必要がある）。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、ナノインプリントによる波長帯域依存偏光特性膜を形成した低コストの光アイソレータを用いることで、Ｂｉ−Ｄにおいて、低コストでＬＤの光学特性を良くすることができる。
また、従来の偏波依存型アイソレータ（偏光素子＋ファラデー回転子（素子）＋偏光素子のもの）は、該光アイソレータを構成する各素子の厚みは、０.２〜０.３ｍｍ程度で、全体で約０.７ｍｍである。本発明に係る波長選択型光アイソレータは、偏光素子を使用しない、または、偏光素子の数が少ない分、厚み方向のサイズが小さくなり、光学長（ファイバとレンズまたはＷＤＭフィルタとの間の距離）が小さいＢｉ−Ｄに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）の一例の概略を説明する図である。
【図２】波長選択型光アイソレータの一例を示す図である。
【図３】図１のＢｉ−Ｄにおいて、ＬＤの送信光が、図２の波長選択型光アイソレータを透過して光ファイバに結合する過程を説明する図である。
【図４】図１のＢｉ−Ｄにおいて、送信光の反射戻り光が図２の波長選択型光アイソレータを透過する過程を説明する図である。
【図５】図１のＢｉ−Ｄにおいて、受信光が図２の波長選択型光アイソレータを透過する過程を説明する図である。
【図６】波長選択型光アイソレータの他の例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図である。
【図８】図７のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図である。
【図１０】図９のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。
【図１１】従来の光アイソレータの一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，２，３…一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）、１０…光デバイス、１１…ＬＤ、１２…ＰＤ、１３…ステム、１３ａ…リードピン、１３ｂ…ＷＤＭフィルタ、１４…レンズキャップ、１４ａ…レンズ、１４ｂ…開口、２０…スリーブ部、２１…スタブ、２１ａ…シングルモード光ファイバ、２２…スリーブ、２３…スリーブシェル、２４…ブッシュ、３０…Ｊスリーブ、３０ａ…上端面、３０ｂ…開口、３０ｃ…マグネット、４０…波長選択型光アイソレータ、４０ａ…ファラデー回転子、４０ｂ…波長帯域依存偏光特性膜、５０…送信用光デバイス、６０…受信用光デバイス、７０…スリーブ部材、７１…フェルール、７１ａ…光ファイバ、８０，８０’…Ｊスリーブ、８１…ＷＤＭフィルタ、８３’…ＷＤＭフィルタ、９０…受信用光デバイス、９１…ＰＤ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を送受信する一芯双方向光モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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リーズナブルな価格で可能となるＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの導入が進んでいる。このＰＯＮシステムでは、一芯双方向通信方式の採用により、ファイバ本数を減らし、局側とファイバ伝送路を複数のユーザ（宅側）でシェアすることで、メタルケーブル並に低価格で、より高速なサービスを実現している。なお、ＰＯＮシステムでは、１本の光ファイバを用いて、１.３１μｍ帯並びに１.４９μ帯でのデジタル信号及び／または１.５５μｍ帯でのアナログ信号の送受信を行う波長多重（ＷＤＭ）方式を採用している。
【０００３】
このようなＰＯＮシステムに使用される一芯双方向モジュール（Ｂｉ−Ｄ：Bi-Directional Module）では、半導体発光素子（ＬＤ：Laser Diode）から出射される送信光を光ファイバに光結合させて送信し、一方、光ファイバから出射される受信光を半導体受光素子（ＰＤ：Photodiode）へ光結合させて受信している。このようなＢｉ−Ｄに関して種々のものが提案されている。
【０００４】
その一例として、２パッケージ型Ｂｉ−Ｄがある（例えば、特許文献１，２参照）。この２パッケージ型Ｂｉ−Ｄは、ＬＤとＰＤとを所謂ＣＡＮパッケージに別々に収納した送信用光モジュールと受信用光モジュールとを備え、これらのモジュールと光ファイバの間の光路中に、送信光と受信光を合波・分波するＷＤＭフィルタを配設したものである。なお、ＷＤＭフィルタは、例えば、波長に応じて送信光と受信光のうち一方を透過し他方を反射することで、上記合波・分波を行うことができる。また、この２パッケージ型Ｂｉ−Ｄの送信用光モジュール側では、ＬＤから出射した送信光がレンズ（集光レンズ、コリメートレンズ等）やＷＤＭフィルタを通過し光ファイバに光結合する。一方、受信用光モジュール側では、光ファイバから出射した受信光がＷＤＭフィルタ、レンズを透過し、ＰＤに光結合する。
このようなＢｉ−Ｄの構造は、既存のＣＡＮパッケージ型光モジュールを利用できる点や、組立ても比較的容易に行えるという点等で、広く普及している。
【０００５】
また、その他のＢｉ−Ｄの例としては、一つのＣＡＮパッケージにＬＤ及びＰＤを内蔵した所謂１パッケージ型Ｂｉ−Ｄがある（例えば、特許文献３参照）。このＢｉ−Ｄでは、パッケージ内に、上記ＬＤ及びＰＤの他に、レンズやミラー（ハーフミラー、全反射ミラー）、ＷＤＭフィルタ、回折素子等を収納している。また、ＬＤから出射した送信光がＬＤとレンズとの間に配設されているＷＤＭフィルタで反射した後にレンズを透過し、さらに光ファイバに結合する。また、光ファイバから出射した受信光がレンズ、ＷＤＭフィルタを透過し、ＰＤに結合する。
【０００６】
上記２パッケージ型Ｂｉ−Ｄまたは１パッケージ型Ｂｉ−ＤをＯＮＵ（Optical Network Unit）またはＯＬＴ（Optical Line Terminal）の光通信規格に適合させる場合には、良好な光学特性が求められる。この場合、例えば、ＬＤとして分散特性に優れる分布帰還型ＬＤ（ＤＦＢ−ＬＤ：Distributed Feed Back Laser Diode）を使用することができる。しかし、ＤＦＢ−ＬＤ等のＬＤは、出射した光（送信光）が光ファイバの結合端面やその他の不連続界面にて反射して、ＬＤの共振器に戻ってきたときに、ＬＤの発光状態が不安定になってしまうことがある。
【０００７】
そのため、Ｂｉ−Ｄにおいて良好な光学特性を得るために、従来、反射戻り光がＬＤに戻るのを防ぐように、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光アイソレータをＤＦＢ−ＬＤと光ファイバとの間に配設していた。
【０００８】
図１１は、光アイソレータの一例を説明する図である。光アイソレータ１００は、図１１（Ａ）に示すように、ガーネットを素材とし、光の偏波方向（偏波面）を矢印Ｚ方向に対して、４５度回転するファラデー回転子１０１、所定の偏波方向を有する光のみを透過する偏光子１０２ａ，１０２ｂから構成されている。なお、ＬＤ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う。
【０００９】
ファラデー回転子１０１は、偏光子１０２ａと偏光子１０２ｂの間に配設され、磁気光学効果により、順方向と逆方向で偏波方向を同方向に回転する非相反素子である。偏光子１０２ａは、偏波方向が矢印Ｚに対して０度の光のみを透過するように配設されている。また、偏光子１０２ｂは、偏波方向が偏光子１０２ａ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。
【００１０】
このような光アイソレータでは、図１１（Ｂ）に示すように、順方向から入射した光（送信光）のうち、矢印Ｚに対して０度の偏波方向を有する光のみが偏光子１０２ａを透過する。さらに、偏光子１０２ａを透過した光は、ファラデー回転子１０１により偏波方向が４５度回転され、偏光子１０２ｂを透過する。
【００１１】
一方、図１１（Ｃ）に示すように、逆方向から入射した光（反射戻り光）のうち、偏波方向が矢印Ｚに対して４５度の偏波方向を有する光のみが偏光子１０２ｂを透過する。偏光子１０２ｂを透過した光は、ファラデー回転子１０１により偏波方向が４５度回転され、矢印Ｚに対して９０度の偏波方向を有する直線偏光となる。そのため、逆方向から入射した光は、偏光子１０２ａを通過することができなくなるので、反射戻り光を遮断することができる。このような光アイソレータ１００は、偏波依存型光アイソレータとも呼ばれる。
【特許文献１】特開２００６−１２６４９５号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０６７１号公報
【特許文献３】特開２００４−２７１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、従来のＢｉ−Ｄに用いられる図１１に示すような光アイソレータは、高価であり、また、Ｂｉ−Ｄの形態等によっては、Ｂｉ−Ｄ内の構成要素の幾何学的配置に制限が存在するため、実装できないことがある。
【００１３】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、ＬＤの光学特性が良く低コストの一芯双方向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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の一芯双方向光モジュールは、光ファイバへ入射する送信光を出力する半導体発光素子、光ファイバが出射する受信光を受光する半導体受光素子、並びに、送信光及び受信光のいずれかを透過し他を反射し、送信光を光ファイバへ入射すると共に受信光を半導体受光素子に受光させる波長合分波フィルタを備えたもので、入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子と、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜と、が一体に形成されて成る光アイソレータを、光ファイバと波長合分波フィルタの間に備えることを特徴とする。
【００１５】
光アイソレータの波長帯域依存偏光特性膜は、少なくとも回転素子の光ファイバ側の面に形成されていることが好ましい。また、光アイソレータは、光ファイバの端面に接着されていることが好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低コストで形成可能な波長帯域依存偏光特性膜を有する光アイソレータを、光ファイバと波長合分波フィルタの間に設けることで、反射戻り光がＬＤの光学特性に影響を与えることがなくなるため、ＬＤの光学特性が良く低コストの一芯双方向光モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る一芯双方向光モジュールの一例の概略を説明する図である。一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）１は、例えば、半導体発光素子（ＬＤ）１１及び半導体受光素子（ＰＤ）１２を１つのパッケージに内蔵した光デバイス１０、光デバイス１０内のＬＤ１１及びＰＤ１２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。Ｂｉ−Ｄ１は、光デバイス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。
【００１８】
光デバイス１０は、例えば、ＬＤ１１、ＰＤ１２、ステム１３、レンズキャップ１４を有する。ＬＤ１１は、外部伝送路への送信光（例えば、波長１３１０ｎｍ）を出力するものであり、本明細書では、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ＬＤであるものとする。ＰＤ１２は、送信光とは異なる波長（例えば、波長１４９０ｎｍ）を有する受信光を受光するものである。
【００１９】
ステム１３は、レンズキャップ１４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やＰＤ１２を搭載し、外部回路に電気接続するためのリードピン１３ａがガラス封止されている。ステム１３上には、送信光の光学経路と受信光の光学経路とが交差する位置にＷＤＭフィルタ（波長合分波フィルタともいう）１３ｂ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。
【００２０】
レンズキャップ１４は、ステム１３と協働してＬＤ１１やＰＤ１２を気密封止するキャップとして機能するものであり、ＬＤ１１からの送信光とＰＤ１２への受信光を集光するレンズ１４ａが、上部中央の開口１４ｂにガラス封着されている。この開口１４ｂ（すなわちレンズ１４ａ）が送信光の出射口及び受信光の入射口になっており、レンズ１４ａとしては、安価なボールレンズを用いることができる。
【００２１】
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、光デバイス１０内のＬＤ１１及びＰＤ１２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、その中心部にシングルモード光ファイバ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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１４ａにより集光される信号光及びレンズ１４ａに向う信号光は、この開口３０ｂを通過する。
【００２４】
また、Ｊスリーブ３０は、開口３０ｂと光デバイス１０の間（すなわち、スタブ２１とレンズ１４ａの間）に、本発明の特徴に関わる光アイソレータである波長選択型光アイソレータ４０（その詳細は後述）を有する。また、波長選択型光アイソレータ４０の周囲には、当該アイソレータ４０を構成するファラデー回転子４０ａのためのマグネット３０ｃが設けられている。マグネット３０ｃは、その磁界によって上記ファラデー回転子が光の振動方向を所定の方向に回転させることができるようになっている。
【００２５】
Ｂｉ−Ｄ１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１４の軸方向の嵌合長さで調整される。一方、光デバイス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１４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。
【００２６】
Ｂｉ−Ｄ１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、ＷＤＭフィルタ１３ｂで反射されてレンズ１４ａで集光され、波長選択型光アイソレータ４０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。他方、外部伝送路からの信号光は、スタブ２１の光ファイバ２１ａから出射され、Ｊスリーブ３０の開口３０ｂを通り、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、レンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ１３ｂを透過してＰＤ１２で受光される。
【００２７】
ここで、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デバイス１０側に戻ってくる。本発明では、この反射戻り光を、波長選択型光アイソレータ４０をＪスリーブ３０内に設けて抑制するようにしている。
【００２８】
次に、図２により、波長選択型光アイソレータの一例を説明する。この波長選択型光アイソレータ４０は、光の偏波方向を４５度回転するファラデー回転子４０ａに波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを形成してなる。この波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、特定の波長帯域の光に対して偏光特性（偏波特性）を示し、別の波長帯域の光に対しては偏光特性を示さないものである。本例の波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、例えば、波長帯域１３１０ｎｍの光に対しては偏光特性を示し、この帯域の光のうち偏波方向が特定の方向のもののみ（特定の偏光のみ）を透過し、それ以外の光（本例の場合は波長帯域１４９０ｎｍの光）に対しては偏光特性を示さず、この帯域の光は偏波方向に関わらず透過する。なお、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、図の例では、ファラデー回転子４０ａの片面（光ファイバ側の面）に形成されている。
【００２９】
ファラデー回転子４０ａは、例えば、ガーネットにより形成され、ファラデー回転子４０ａ上への波長帯域依存偏光特性膜４０ｂの形成は、例えば、ナノインプリント技術により行われる。ナノインプリント技術は、機械加工やリソグラフィの物理的限界を打破する技術として、関心が高まっている技術であり、金型に刻み込んだ数十ｎｍ〜数百ｎｍの凹凸を、基板上に塗布した樹脂材料に押付けて形状を転写する技術である。光の波長よりも小さい周期格子構造体をガラス等の上に形成することができる。ナノインプリント技術では、転写の工程は数分で終了し、同じ形状の部品を短時間で大量に作り出せる量産効果はもちろんのこと、格子を積層させることにより得られる素子の統合化が可能となり、一つの素子上に複数の機能を持たせることができる。
【００３０】
次に、図１のＢｉ−Ｄ１において、分布帰還型のＬＤ１１の送信光が、図２の例の波長選択型光アイソレータ４０を透過して光ファイバ２１ａに結合する過程と、送信光の反射戻り光が同光アイソレータ４０を透過する過程と、受信光が同光アイソレータ４０を透過する過程を、図３〜図５を用いてそれぞれ説明する。なお、図の波長選択型光アイソレータ４０において、ファラデー回転子４０ａは、光の偏波方向を矢印Ｚに対して−４５度回転させる。また、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは、ＬＤ１１の偏波方向に合わせて、波長帯域１３１０ｎｍの光のうち、偏波方向が矢印Ｚに対して４５度であるものを透過するように配設される。
【００３１】
ＬＤ１１の送信光（波長１３１０ｎｍ）は、図３（Ａ）に示すように、ＷＤＭフィルタ１３ｂで反射してレンズ１４ａで集光され、波長選択型アイソレータを透過し、光ファイバ２１ａに光結合する。このとき、ＬＤ１１からの送信光は、図３（Ｂ）に示すように、ファラデー回転子４０に入射する前において、その偏波方向が矢印Ｚに対して９０度であるが、ファラデー回転子４０ａによりその偏波方向が−４５度回転され、矢印Ｚに対して４５度の偏波方向を有する光となるため、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過（透過）し、光ファイバ２１ａに結合する。
【００３２】
また、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した送信光は、図４（Ａ）に示すように、光ファイバ２１ａの端面や伝送路等で反射し、反射戻り光として再び波長選択型光アイソレータ４０を透過する。この際、反射戻り光は、図４（Ｂ）に示すように、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂにより、指定方向の偏波（矢印Ｚに対して４５度のもの）以外が遮断される。さらに、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより、その偏波方向が−４５度回転され、矢印Ｚに対して０度の偏波方向を有する光となり、この光がＬＤ１１に戻る。ＬＤ１１に戻る光は、ＬＤ出射光の偏波方向とはその偏波方向が直交するため、すなわち、ＬＤ１１（この例では、活性層に平行な方向に偏波方向を有する光を出射している）の活性層に垂直な方向に偏波方向を有する光であるため、ＬＤ特性に影響を与えない。
【００３３】
また、光ファイバ２１ａからの受信光（波長１４９０ｎｍ）は、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、レンズ１４ａに集光され、ＷＤＭフィルタ１３ｂを透過してＰＤ１２に受光される。このとき、受信光は、光ファイバ２１ａから出射されると、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂは受信光の波長帯域に偏光特性を示さないので、当該膜４０ｂをそのまま通過し、ファラデー回転子４０ａにより偏波方向が−４５度回転され、ＰＤ１２に集光される。そのため、ＰＤ１２は、１４９０ｎｍ帯域の受信光を受光することができる。なお、ＰＤ１２の受光面の受光特性は、偏波方向に関係がない。
【００３４】
以上のように、本Ｂｉ−Ｄでは、分布帰還型のＬＤが出射する送信光の反射戻り光が波長選択型光アイソレータを介してＬＤに入射したときに、その入射光の偏波方向が出射光の偏波方向と直交するため、ＬＤ特性が変化せず、また、光ファイバからの受信光を、波長選択型光アイソレータを介しても、ＰＤに集光させることができる。
【００３５】
また、Ｂｉ−Ｄにおいて、図１１の従来の偏光素子を使用した光アイソレータは、ＷＤＭフィルタとレンズの間に配置されたのでは、偏光の方向が未知の受信光も遮断してしまう可能性があるため、ＬＤとフィルタの間に配置される必要があった。しかし、ＬＤとレンズとの間は、１パッケージ型Ｂｉ−Ｄでは極めて狭い空間で、当該箇所に従来の光アイソレータを配置するのは実質不可能であった。これを一例とするように、１パッケージ型Ｂｉ−Ｄにおいては、幾何学的配置に非常なる制限が存在するため、従来、光アイソレータを用いるのは、その幾何学的配置に非常なる制限が存在するために、実質不可能であった。
【００３６】
しかし、本発明のＢｉ−Ｄでは、波長選択型光アイソレータが、上述のように、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する偏波方向を有する光として透過し、実質上送信光に対するアイソレータ機能をＢｉ−Ｄに与え、受信光に対しては全てを透過することができるものであるため、レンズと光ファイバとの間に配置すること（すなわち実装すること）ができる。
【００３７】
図６は、波長選択型光アイソレータの他の例を示す図である。本発明のＢｉ−Ｄに用いられる波長選択型光アイソレータは、上述では、ファラデー回転子４０ａの光ファイバ側の面（片面）に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂが形成されていたが、この形態に限られない。波長選択型光アイソレータは、例えば、図６（Ａ）に示すように、ファラデー回転子４０ａの両面（光ファイバ側及びレンズ側の面）に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを形成してもよい。
【００３８】
また、波長選択型アイソレータは、図６（Ｂ）に示すように、ファラデー回転子４０ａの光ファイバ側の面に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを設け、偏光素子（波長帯域依存偏光特性膜４０ｂが偏光特性を示す光であって当該膜４０ｂが透過する偏波方向の光と同じ偏波方向の光のみを透過するもの）４０ｃをレンズ側に設けてもよい。また、図６（Ｃ）に示すように、ファラデー回転子４０ａのレンズ側の面に波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを設け、光ファイバ側に上記偏光素子４０ｃを設けてもよい。この場合、光ファイバから出射される受信光は、偏光素子４０ｃにより偏光に変えられ（偏光され）、ＰＤにより受光されることになるが、上述のように、ＰＤ１２の受光面の受光特性は偏波方向に依存しないため、受光特性に大きな影響はない。
【００３９】
アイソレータを図６（Ａ）〜図６（Ｃ）のような構成とすることにより、反射戻り光のアイソレーション機能をさらに高めることができる。
また、本発明に関わる、ナノインプリントによる波長選択性の膜（波長帯域依存偏光特性膜）を形成した光アイソレータは、従来の偏波依存型光アイソレータ（ファラデー回転素子の両側に偏光素子を設けたもの）に比べ、偏光素子を使用しないまたは偏光素子の数が少ない構造であり、その分コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００４０】
なお、本発明は、本実施形態のＢｉ−ＤのＬＤとＰＤの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、１３１０ｎｍ帯域の光を透過し１４９０ｎｍの帯域の光を反射するＷＤＭフィルタを用いる）。
また、上述の例のＢｉ−Ｄは、波長１３１０ｎｍの光を送信光、波長１４９０ｎｍの光を受信光とするＯＮＵ用途の光モジュールであるが、本発明は、波長１４９０ｎｍの光を送信光、波長１３１０ｎｍの光を受信光とするＯＬＴ用途の光モジュールにも適用することができる（なお、この場合、１４９０ｎｍ帯域の光に対して偏光特性を示し１３１０ｎｍの帯域の光に対して偏光特性を示さない波長選択型光アイソレータを用いる）。
【００４１】
また、本発明は、上述のレセプタクル型のものに限らずピグテール型のＢｉ−Ｄにも適用することができる。
また、上述の例のＢｉ−Ｄでは、光ファイバとＣＡＮパッケージの光デバイスを光接続するための光接続部材を構成するＪスリーブに、波長選択型光アイソレータが取り付けられていたが、当該アイソレータをファイバスタブが有する光ファイバ等に接着させておくこともできる。
【００４２】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の他の実施形態に係るＢｉ−Ｄについて説明する。図７は、本実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図であり、図８は、図７のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の部分については、同様の参照番号を付すことによって、その説明は適宜省略する。図７に示すように、本実施形態のＢｉ−Ｄは、ＬＤ１１とＰＤ１２とをそれぞれ別にＣＡＮパッケージに収納した送信用光デバイス５０と受信用光デバイス６０を備える２パッケージ型一芯Ｂｉ−Ｄ（ダイプレクサ）である。Ｂｉ−Ｄ２は、上記送信用及び受信用光デバイス５０，６０の他にスリーブ部材７０とＪスリーブ８０とを備える。
【００４３】
送信用光デバイス５０のＬＤ１１は、第１の波長（波長１３１０ｎｍ）の光信号を出射し、受信用光デバイス６０のＰＤ１２は、第２の波長（波長１４９０ｎｍ）の光信号を受光する。スリーブ部材７０は、ファイバケーブルの端部のフェルール７１を保持するものである。送信用光デバイス５０及び受信用光デバイス６０とスリーブ部材７０とはＪスリーブ８０を介して結合される。
【００４４】
Ｊスリーブ８０には、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０及びスリーブ部材７０が取り付けられる他、波長１３１０ｎｍの光信号を透過し波長１４９０ｎｍの光信号を反射するＷＤＭフィルタ８１及び波長選択型光アイソレータ４０が取り付けられる。
【００４５】
ＷＤＭフィルタ８１は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａと送信用光デバイス５０のＬＤ１１との間の光路中であって当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス６０のＰＤ１２との間の光路中に設けられる。
波長選択型光アイソレータ４０は、ＷＤＭフィルタ８１とスリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａとの間に、送信用光デバイス５０のＬＤ１１の偏波方向に合わせて設けられる。つまり、波長選択型光アイソレータ４０は、ＬＤ１１及び光ファイバ７１ａに対する関係が、図３（Ｂ）、図４（Ｂ）、図５（Ｂ）のＬＤ１１及び光ファイバ２１ａに対する関係となり、ＰＤ１２及び光ファイバ７１ａに対する関係が、同図のＰＤ１２及び光ファイバ２１ａに対する関係になるように設けられる。
【００４６】
Ｂｉ−Ｄ２において、送信用光デバイス５０を、Ｊスリーブ８０の第１の面８２ａに開けた第１の貫通孔８２ｂ内で光軸に平行な方向に調整し、スリーブ部材７０を、Ｊスリーブ８０の第２の面８２ｃ上で、光軸に垂直な方向に調芯することで、ＬＤ１１に関していわゆる３軸調芯を行ない、それぞれをＹＡＧ溶接して固定する。次いで、受信用光デバイス６０をＪスリーブ８０の第３の面８２ｄ上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤ１２に関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。
【００４７】
Ｂｉ−Ｄ２が上記のようにして調芯されると、図８に示すように、送信用光デバイス５０のＬＤ１１から出力された送信光は、送信用光デバイス５０のレンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ８１を透過し、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａに入射される。
【００４８】
このとき、１３１０ｎｍ帯域の送信光は、図３（Ｂ）と同様にして、ファラデー回転子４０ａで（偏波方向を−４５度）回転され、ナノインプリント技術で成形した波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過する。通過した送信光は、その先の光ファイバ７１ａの端面や伝送路等で反射し戻ってくるが、図４（Ｂ）と同様にして、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂで指定方向の偏波以外が遮断される。波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより（偏波方向を−４５度）回転され、ＬＤ送信光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光となるため、ＬＤに影響を与えない。
【００４９】
また、Ｂｉ−Ｄ２が上記のようにして調芯されると、外部伝送路からの信号光は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａから出射され、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８１で反射され、受信用光デバイス６０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ１２で受光される。このとき、１４９０ｎｍ帯域の受信光では、偏波方向に関係なく、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂをそのまま通過している。
【００５０】
以上のように、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、低コストの波長選択性光アイソレータを用いて、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する偏波方向を有する光として透過し、反射戻り光がＬＤの特性に悪影響を与えることを防ぎつつ、受信光に対しては全て透過させＰＤにて受光させることができる。
【００５１】
また、２パッケージ型Ｂｉ−Ｄにおいて、図１１の従来の偏光素子を使用した光アイソレータは、送信用光デバイスのレンズとＷＤＭフィルタの間に配置されるため、ここを通る光のスポット径の関係から、当該アイソレータの平面サイズが大きくなる（０.５ｍｍ角程度）。図８には、本実施形態のＢｉ−Ｄの波長選択型光アイソレータ４０の代わりに、図１１の従来の光アイソレータを設けた場合のその搭載位置を仮想線で示す。
一方、本発明で使用する波長選択型光アイソレータは、集光点近傍（ファイバに近接した位置）に配置できるので、平面サイズを小さくでき（切断によるチッピング性や、取り扱いの面から、０.２ｍｍ角程度まで小さくできる）、コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００５２】
本発明は、図１等に示した実施形態のＢｉ−Ｄと同様に、本実施形態のＢｉ−Ｄの送信用光デバイスと受信用光デバイスの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、Ｊスリーブ８０をＬＤ１１に関して３軸調芯ができるように構成する必要がある）。また、本発明は、図１のＢｉ−Ｄと同様に、本実施形態のＢｉ−Ｄを波長１４９０ｎｍの光を送信光、波長１３１０ｎｍの光を受信光とするＯＬＴ用途の光モジュールとしたものにも適用することができる。
【００５３】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明のさらに別の実施形態に係るＢｉ−Ｄについて説明する。図９は、本実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図であり、図１０は、図９のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。なお、上述の実施形態と同様の部分については、同様の参照番号を付すことによって、その説明は適宜省略する。図９に示すように、本実施形態のＢｉ−Ｄは、ＬＤ１１とＰＤ１２とをそれぞれ別にＣＡＮパッケージに収納した送信用光デバイス５０と受信用光デバイス６０に加えて、別のＰＤ９１を同様にＣＡＮパッケージに収納した受信用光デバイス９０を備える３パッケージ型一芯Ｂｉ−Ｄ（トライプレクサ）である。
【００５４】
Ｂｉ−Ｄ３において、送信用光デバイス５０のＬＤ１１は、第１の波長（波長１３１０ｎｍ）の光信号を出射し、受信用光デバイス６０のＰＤ１２は、第２の波長（波長１４９０ｎｍ）の光信号を受光し、受信用光デバイス９０のＰＤ９１は、第３の波長（波長１５５０ｎｍ）の光信号を受光する。図９に示すように、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０及び受信用光デバイス９０とスリーブ部材７０とはＪスリーブ８０’を介して結合される。
【００５５】
Ｊスリーブ８０’には、送信用光デバイス５０、受信用光デバイス６０、受信用光デバイス９０及びスリーブ部材７０が取り付けられる。その他に、ＷＤＭフィルタ８１と、波長１３１０ｎｍの光信号及び波長１４９０ｎｍの光信号を透過し波長１４９０ｎｍの光信号を反射するＷＤＭフィルタ８３’と、波長選択型光アイソレータ４０が取り付けられる。なお、波長選択型光アイソレータ４０は、例えば、波長帯域１３１０ｎｍの光に対しては偏光特性を示し、それ以外の光（本例の場合は波長帯域１４９０ｎｍ及び１５５０ｎｍの光）に対しては偏光特性を示さないものである。
【００５６】
ＷＤＭフィルタ８３’は、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａと送信用光デバイス５０のＬＤ１１との間の光路中であり且つ当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス６０のＰＤ１２との間の光路中であって、当該光ファイバ７１ａと受信用光デバイス９０のＰＤ９１との間の光路中に設けられる。波長選択型光アイソレータ４０は、ＷＤＭフィルタ８３’とスリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａとの間に、送信用光デバイス５０のＬＤ１１の偏波方向に合わせて設けられる。
【００５７】
Ｂｉ−Ｄ３において、送信用光デバイス５０を、Ｂｉ−Ｄ２におけるものと同様にして、Ｊスリーブ８０’内で光軸に平行な方向に調整し、スリーブ部材７０を、Ｊスリーブ８０’上で、光軸に垂直な方向に調芯することで、ＬＤ１１に関していわゆる３軸調芯を行ない、それぞれをＹＡＧ溶接して固定する。次いで、受信用光デバイス６０を、Ｂｉ−Ｄ２におけるものと同様にして、Ｊスリーブ８０’上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤに関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。そして、受信用光デバイス９０をＪスリーブ８０’の第４の面８２ｅ’上で、光軸に垂直な方向に調芯し、ＰＤ９１に関していわゆる２軸調芯を行ない、ＹＡＧ溶接して固定する。
【００５８】
Ｂｉ−Ｄ３が上記のようにして調芯されると、図１０に示すように、送信用光デバイス５０のＬＤ１１から出力された送信光は、送信用光デバイス５０のレンズ１４ａで集光され、ＷＤＭフィルタ８１及びＷＤＭフィルタ８３’を透過し、波長選択型光アイソレータ４０を透過し、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａに入射される。
【００５９】
このとき、１３１０ｎｍ帯域の送信光は、図３（Ｂ）と同様にして、ファラデー回転子４０ａで回転され、ナノインプリント技術で成形した波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過する。通過した送信光は、その先の光ファイバ７１ａの端面や伝送路等で反射し戻ってくるが、図４（Ｂ）と同様にして、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂで指定方向の偏波以外が遮断される。波長帯域依存偏光特性膜４０ｂを通過した一偏波方向の反射戻り光は、ファラデー回転子４０ａにより回転され、ＬＤ送信光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光となるため、ＬＤに影響を与えない。
【００６０】
また、Ｂｉ−Ｄ３が上記のようにして調芯されると、スリーブ部材７０のフェルール７１の光ファイバ７１ａから出射される信号光のうち、１４９０ｎｍ帯域のものは、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８３’を透過し、ＷＤＭフィルタ８１で反射され、受信用光デバイス６０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ１２で受光される。また、光ファイバ７１ａからの信号光のうち、１５５０ｎｍ帯域のものは、波長選択型光アイソレータ４０を透過して、ＷＤＭフィルタ８３’で反射され、受信用光デバイス９０のレンズ１４ａで集光され、ＰＤ９１で受光される。これらのとき、１４９０ｎｍ帯域及び１５５０ｎｍ帯域の受信光では、偏波方向に関係なく、波長帯域依存偏光特性膜４０ｂをそのまま通過している。
【００６１】
以上のように、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、低コストの波長選択性光アイソレータを用いて、反射戻り光をＬＤからの出射光の偏波方向と直交する方向に偏波方向を有する光として透過し、反射戻り光がＬＤの特性に悪影響を与えることを防ぎつつ、２種の受信光に対しては全て透過させ、それぞれ対応するＰＤにて受光させることができる。
また、本実施形態のＢｉ−Ｄにおいても、本発明で使用する波長選択型光アイソレータを、集光点近傍（ファイバに近接した位置）に配置できるので、コストダウンが可能であり、低価格が要求されるＢｉ−Ｄにおいて、その効果が大きい。
【００６２】
本発明は、本実施形態のＢｉ−Ｄの各光デバイスの配置を入れ替えたものに対しても適用可能である（ただし、Ｊスリーブ８０’をＬＤ１１に関して３軸調芯ができるように構成する必要があり、ＷＤＭフィルタについても適宜その特性を選択する必要がある）。
【００６３】
以上のように、本発明によれば、ナノインプリントによる波長帯域依存偏光特性膜を形成した低コストの光アイソレータを用いることで、Ｂｉ−Ｄにおいて、低コストでＬＤの光学特性を良くすることができる。
また、従来の偏波依存型アイソレータ（偏光素子＋ファラデー回転子（素子）＋偏光素子のもの）は、該光アイソレータを構成する各素子の厚みは、０.２〜０.３ｍｍ程度で、全体で約０.７ｍｍである。本発明に係る波長選択型光アイソレータは、偏光素子を使用しない、または、偏光素子の数が少ない分、厚み方向のサイズが小さくなり、光学長（ファイバとレンズまたはＷＤＭフィルタとの間の距離）が小さいＢｉ−Ｄに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態に係る一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）の一例の概略を説明する図である。
【図２】波長選択型光アイソレータの一例を示す図である。
【図３】図１のＢｉ−Ｄにおいて、ＬＤの送信光が、図２の波長選択型光アイソレータを透過して光ファイバに結合する過程を説明する図である。
【図４】図１のＢｉ−Ｄにおいて、送信光の反射戻り光が図２の波長選択型光アイソレータを透過する過程を説明する図である。
【図５】図１のＢｉ−Ｄにおいて、受信光が図２の波長選択型光アイソレータを透過する過程を説明する図である。
【図６】波長選択型光アイソレータの他の例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図である。
【図８】図７のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。
【図９】本発明のさらに別の実施形態に係るＢｉ−Ｄの一例の断面図である。
【図１０】図９のＢｉ−Ｄにおける光結合関係を示す図である。
【図１１】従来の光アイソレータの一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００６５】
１，２，３…一芯双方向光モジュール（Ｂｉ−Ｄ）、１０…光デバイス、１１…ＬＤ、１２…ＰＤ、１３…ステム、１３ａ…リードピン、１３ｂ…ＷＤＭフィルタ、１４…レンズキャップ、１４ａ…レンズ、１４ｂ…開口、２０…スリーブ部、２１…スタブ、２１ａ…シングルモード光ファイバ、２２…スリーブ、２３…スリーブシェル、２４…ブッシュ、３０…Ｊスリーブ、３０ａ…上端面、３０ｂ…開口、３０ｃ…マグネット、４０…波長選択型光アイソレータ、４０ａ…ファラデー回転子、４０ｂ…波長帯域依存偏光特性膜、５０…送信用光デバイス、６０…受信用光デバイス、７０…スリーブ部材、７１…フェルール、７１ａ…光ファイバ、８０，８０’…Ｊスリーブ、８１…ＷＤＭフィルタ、８３’…ＷＤＭフィルタ、９０…受信用光デバイス、９１…ＰＤ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバへ入射する送信光を出力する半導体発光素子、前記光ファイバが出射する受信光を受光する半導体受光素子、並びに、前記送信光及び前記受信光のいずれかを透過し他を反射し、前記送信光を前記光ファイバへ入射すると共に前記受信光を半導体受光素子に受光させる波長合分波フィルタを備えた一芯双方向光モジュールであって、
入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子と、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜と、が一体に形成されて成る光アイソレータを、前記光ファイバと前記波長合分波フィルタの間に備えることを特徴とする一芯双方向光モジュール。
【請求項２】
前記波長帯域依存偏光特性膜は、少なくとも前記回転素子の前記光ファイバ側の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一芯双方向光モジュール。
【請求項３】
前記光アイソレータは、前記光ファイバの端面に接着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の一芯双方向光モジュール。
【請求項１】
光ファイバへ入射する送信光を出力する半導体発光素子、前記光ファイバが出射する受信光を受光する半導体受光素子、並びに、前記送信光及び前記受信光のいずれかを透過し他を反射し、前記送信光を前記光ファイバへ入射すると共に前記受信光を半導体受光素子に受光させる波長合分波フィルタを備えた一芯双方向光モジュールであって、
入射された光をその偏波方向を回転して出射する回転素子と、特定の波長帯域に対して偏光特性を示す波長帯域依存偏光特性膜と、が一体に形成されて成る光アイソレータを、前記光ファイバと前記波長合分波フィルタの間に備えることを特徴とする一芯双方向光モジュール。
【請求項２】
前記波長帯域依存偏光特性膜は、少なくとも前記回転素子の前記光ファイバ側の面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一芯双方向光モジュール。
【請求項３】
前記光アイソレータは、前記光ファイバの端面に接着されていることを特徴とする請求項１または２に記載の一芯双方向光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２２８９３（Ｐ２００９−２２２８９３Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６６０１８（Ｐ２００８−６６０１８）
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０２３１２４９８）住友電工ネットワークス株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１４日（２００８．３．１４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【出願人】（５０２３１２４９８）住友電工ネットワークス株式会社 (212)
【Ｆターム（参考）】
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