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公開番号2021006857
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210121
出願番号2019120943
出願日20190628
発明の名称光受信器
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G02B 6/42 20060101AFI20201218BHJP(光学)
要約【課題】小型化に適した光受信器を提供すること。
【解決手段】光受信器1は、光信号を伝達する光ファイバ90を内包するスタブ10と、光信号を複数の単一光に分波する光分波器30と、光分波器30によって分波された複数の単一光をそれぞれ受光する複数の受光素子40と、複数の受光素子40から出力される複数の電気信号を増幅するTIA50と、第1凹部21、第2凹部22、第1反射面23、第2反射面24、及び第3反射面25を有し、第1凹部21はスタブ10を保持し、第2凹部22は光分波器30を収容し、第1反射面23及び第2反射面24はスタブ10の端面10xから出射した光信号がスタブ10方向に折り返されて光分波器30に入射するように光信号を順次反射し、第3反射面25は光分波器30から出射した複数の単一光を複数の受光素子40に向けて反射する光学ブロック20と、回路基板60とを備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
互いに波長の異なる複数の単一光が多重化された光信号を受信する光受信器であって、
前記光信号を伝達する光ファイバを内包するスタブと、
前記光信号を前記複数の単一光に分波する光分波器と、
前記光分波器によって分波された前記複数の単一光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、
前記複数の受光素子から出力される複数の電気信号を増幅する増幅器と、
第1凹部、第2凹部、第1反射面、第2反射面、及び第3反射面を有し、前記第1凹部は前記スタブを保持し、前記第2凹部は前記光分波器を収容し、前記第1反射面及び前記第2反射面は前記スタブの端面から出射した前記光信号が前記スタブ方向に折り返されて前記光分波器に入射するように前記光信号を順次反射し、前記第3反射面は前記光分波器から出射した前記複数の単一光を前記複数の受光素子に向けて反射する、光学ブロックと、
第1面を有し、前記第1面上に前記複数の受光素子及び前記増幅器が実装され、前記第1面上に前記複数の受光素子及び前記増幅器を覆うように前記光学ブロックが配置される回路基板と、
を備える光受信器。
続きを表示(約 310 文字)【請求項2】
前記スタブの端面から出射する前記光信号の出射方向において、前記受光素子の受光面は、前記スタブの端面と前記光分波器との間に配置されている、請求項1に記載の光受信器。
【請求項3】
前記第3反射面は、前記受光素子の受光面に対する前記複数の単一光の入射角度が垂直とならないように、前記複数の単一光を反射する、請求項1又は請求項2に記載の光受信器。
【請求項4】
前記光学ブロックは、前記回路基板に向かって延びる位置決め部を有し、
前記位置決め部は、前記回路基板に形成された挿入孔に挿入可能に形成されている、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光受信器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、光受信器に関する。
続きを表示(約 6,800 文字)【背景技術】
【0002】
特許文献1には、互いに波長の異なる複数の信号光を含む入力光を波長分割してそれぞれの信号光に含まれる電気信号を再生する光受信器が記載されている。このような光受信器は、光学部品、受光素子、及び信号増幅IC(TIA:Transimpedance Amplifier)等を含んで構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2017−32731号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、伝送装置内においては、光送信器及び光受信器等を一体とした光トランシーバが多数並列に設けられる。光受信器を小型化することができれば、トランシーバの並列数を増やすことができ、伝送装置全体として高速・広帯域の通信が可能となる。
【0005】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、小型化に適した光受信器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】
【0006】
上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る光受信器は、互いに波長の異なる複数の単一光が多重化された光信号を受信する光受信器であって、光信号を伝達する光ファイバを内包するスタブと、光信号を複数の単一光に分波する光分波器と、光分波器によって分波された複数の単一光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、複数の受光素子から出力される複数の電気信号を増幅する増幅器と、第1凹部、第2凹部、第1反射面、第2反射面、及び第3反射面を有し、第1凹部はスタブを保持し、第2凹部は光分波器を収容し、第1反射面及び第2反射面はスタブの端面から出射した光信号がスタブ方向に折り返されて光分波器に入射するように光信号を順次反射し、第3反射面は光分波器から出射した複数の単一光を複数の受光素子に向けて反射する、光学ブロックと、第1面を有し、第1面上に複数の受光素子及び増幅器が実装され、第1面上に複数の受光素子及び増幅器を覆うように光学ブロックが配置される回路基板と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、小型化に適した光受信器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1は、本実施形態に係る光受信器の内部透過斜視図である。
図2は、図1に示される光受信器の斜視図である。
図3は、図1に示される光受信器の内部透過平面図である。
図4は、図1に示される光受信器の断面図である。
図5は、光受信器に含まれる光分波器の説明図である。
図6は、比較例に係る光受信器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[本発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。一実施形態に係る光受信器は、互いに波長の異なる複数の単一光が多重化された光信号を受信する光受信器であって、光信号を伝達する光ファイバを内包するスタブと、光信号を複数の単一光に分波する光分波器と、光分波器によって分波された複数の単一光をそれぞれ受光する複数の受光素子と、複数の受光素子から出力される複数の電気信号を増幅する増幅器と、第1凹部、第2凹部、第1反射面、第2反射面、及び第3反射面を有し、第1凹部はスタブを保持し、第2凹部は光分波器を収容し、第1反射面及び第2反射面はスタブの端面から出射した光信号がスタブ方向に折り返されて光分波器に入射するように光信号を順次反射し、第3反射面は光分波器から出射した複数の単一光を複数の受光素子に向けて反射する、光学ブロックと、第1面を有し、第1面上に複数の受光素子及び増幅器が実装され、第1面上に複数の受光素子及び増幅器を覆うように光学ブロックが配置される回路基板と、を備える。
【0010】
光受信器においては、スタブの端面から出射した光信号が光分波器において複数の単一光に分波され、該複数の単一光がそれぞれ複数の受光素子において受光され、受光素子から出力される複数の電気信号が増幅器によって増幅される。このため、通常の光受信器では、スタブの端面から出射する光信号の出射方向において、光分波器、受光素子、及び増幅器が順に並ぶこととなる。このような構成においては、受光素子の位置は光分波器の全長以上奥まった位置(出射方向において奥まった位置)に配置されることとなり、さらに、受光素子の後段(より奥まった位置)に増幅器が配置されるため、光受信器の全長は、少なくとも光分波器の全長及び増幅器の全長の和より大きくなってしまう。この点、本実施形態に係る光受信器では、スタブの端面から出射した光信号が第1反射面及び第2反射面によってスタブ方向に折り返されて光分波器に入射する。そして、光受信器では、光分波器から出射した複数の単一光が第3反射面によって複数の受光素子に向けて反射される。このような構成によれば、光信号がスタブ方向に折り返されて光分波器に入射するため、受光素子を、例えば光分波器よりもスタブの端面側に配置することが可能になる。このことで、上述したように光分波器、受光素子、及び増幅器が順に(一方向に)並んだ構成と比べて、光受信器の全長を小さくすることができる。以上のように、本実施形態に係る構成によれば、小型化に適した光受信器を提供することができる。
【0011】
上述した光受信器において、スタブの端面から出射する光信号の出射方向において、受光素子の受光面は、スタブの端面と光分波器との間に配置されていてもよい。このような構成によれば、受光素子が、光分波器よりもスタブの端面側に確実に配置されることとなり、光受信器の全長を小さくすることができる。
【0012】
上述した光受信器において、第3反射面は、受光素子の受光面に対する複数の単一光の入射角度が垂直とならないように、複数の単一光を反射してもよい。受光素子の受光面に対して垂直に複数の単一光が入射した場合には、受光面における反射光が第3反射面に戻る(戻り光となる)おそれがある。この点、受光面に対する入射角度が垂直とならないように複数の単一光が反射されることにより、上述した戻り光の発生を抑制することができる。
【0013】
上述した光受信器において、光学ブロックは、回路基板に向かって延びる位置決め部を有し、位置決め部は、回路基板に形成された挿入孔に挿入可能に形成されていてもよい。このような構成によれば、位置決め部を挿入孔に挿入することによって、回路基板に対する光学ブロックの位置決めを容易且つ確実に行うことができる。
【0014】
[本発明の実施形態の詳細]
本発明の実施形態に係る光受信器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明では、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0015】
図1〜図4は、本実施形態に係る光受信器1を模式的に示す図である。本実施形態に係る光受信器1は、互いに波長の異なる複数の信号光(単一光)が多重化された光信号を受信し、該光信号を波長分割して、それぞれの信号光に含まれる信号を再生する波長多重光受信モジュールである。
【0016】
図1〜図4に示されるように、光受信器1は、スタブ10と、光学ブロック20と、光分波器30と、複数の受光素子40と、TIA(Transimpedance Amplifier)50と、回路基板60(図4参照)と、コネクタ部70と、を備えている。
【0017】
スタブ10は、光信号を光受信器1の内部に伝送する光ファイバ90を内包する構成である。スタブ10は、コネクタ部70の内部に収容されており、コネクタ部70の内部において他のスタブ(不図示)と光学的に結合する。すなわち、スタブ10は、内包する光ファイバ90と他のスタブの光ファイバ90とがコンタクトすることにより、光結合を形成する。光ファイバ90が伝送する光信号は、スタブ10の端面10xから光学ブロック20のコリメートレンズ26(後述)方向に出射する。
【0018】
光学ブロック20は、一体的に形成されたレンズ部品(樹脂部材)である。図4に示されるように、光学ブロック20は、第1凹部21と、第2凹部22と、第1反射面23と、第2反射面24と、第3反射面25と、コリメートレンズ26と、透過面27,28と、位置決め部29(図1参照)と、を有している。
【0019】
第1凹部21は、スタブ10を保持する凹部である。すなわち、スタブ10は、第1凹部21に嵌め込まれることにより光学ブロック20に対して位置決めされている。第2凹部22は、光分波器30を収容する凹部である。なお、光分波器30を第2凹部22に収納する際に、光分波器30を第2凹部22に嵌め込むようにしてもよい。例えば、光分波器30の外形を第2凹部22に設けられた突起等で保持することにより嵌め込むようにする。光分波器30を、第2凹部22に嵌め込むことにより、光分波器30を光学ブロック20に対して位置決めすることができる。なお、以下の説明においては、スタブ10の端面10xからコリメートレンズ26に向かって出射する光信号の出射方向をZ方向、Z方向に交差する方向であって受光素子40の受光面に交差する方向をY方向、Z方向及びY方向に交差する方向をX方向として説明する場合がある。また、より詳細に、Z方向のうち、スタブ10の端面10xからコリメートレンズ26に向かう方向を+Z方向、反対の方向を−Z方向として説明する場合がある。また、より詳細に、Y方向のうち、受光素子40の受光面に向かう方向(例えば図4中の下向き方向)を−Y方向、反対の方向を+Y方向として説明する場合がある。
【0020】
コリメートレンズ26は、スタブ10の端面10xから出射した光信号をコリメート光に変換する。コリメートレンズ26を経た光信号は、第1反射面23に向かって+Z方向に進む。
【0021】
第1反射面23は、光信号を+Y方向に反射するように形成されている。第1反射面23にて反射された光信号は、第2反射面24に向かって進む。なお、第1反射面23により反射する方向については、+Y方向に限らない。+Y方向からZ方向に傾斜していてもよい。
【0022】
第2反射面24は、光信号を−Z方向に反射するように形成されている。このように、第1反射面23及び第2反射面24は、スタブ10の端面10xから出射した光信号がスタブ10方向に折り返す(すなわち−Z方向に向かう)ように、光信号を順次反射する。第2反射面24にて反射された光信号は、透過面27を経て、第2凹部22に設けられた光分波器30に到達する。そして、光分波器30において分波された波長毎の4つの単一光は、透過面28を経て再度レンズ部品内に入射し、第3反射面25に到達する。
【0023】
第3反射面25は、光分波器30から出射した4つ(複数)の単一光を複数の受光素子40に向けて反射するように形成されている(図1参照)。第3反射面25は、受光素子40の受光面に対する複数の単一光の入射角度が垂直とならないように、複数の単一光を反射する。すなわち、第3反射面25は、各単一光を完全な−Y方向(受光素子40の受光面に完全に垂直な方向)ではなく、ややZ方向(例えば+Z方向)に傾斜した方向に反射する。第3反射面25にて反射された各単一光は、出射レンズ20x(図4参照)により受光素子40の受光面(表面)に集光される。
【0024】
位置決め部29は、図1に示されるように、光学ブロック20における回路基板60(図4参照)に対向する部分に設けられており、回路基板60に向かって延びる円筒状部分である。光学ブロック20には、複数(例えば2つ)の位置決め部29が設けられている。位置決め部29は、回路基板60に形成された挿入孔(不図示)に挿入可能に形成されている。位置決め部29が回路基板60の挿入孔に挿入されることにより、回路基板60に対して光学ブロック20を位置決めすることができる。なお、位置決め部29より回路基板60の挿入孔を大きくして調芯して位置決めを行ってもよい。また、位置決め部29を回路基板60の挿入孔に圧入することによって、調芯することなく位置決めを行ってもよい。
【0025】
光分波器30は、光信号を複数の単一光に分波する構成である。光分波器30は、第2凹部22に設けられており、第2反射面24にて反射された光信号(波長多重光)を波長に基づいてそれぞれの信号光(単一光)に分波する。光分波器30は、入射した波長多重光を順次それぞれの波長分割フィルタ30b(図5参照)に導くために、図3に示されるように、X方向に対して有意な角度を持って搭載される。
【0026】
図5は、光受信器1に含まれる光分波器30の説明図である。図5に示されるように、光分波器30は、単一の反射部材30aと、波長透過帯域が互いに異なる複数の波長分割フィルタ30bと、を透明光学部材30cにより一体化したものである。波長分割フィルタ30bは、例えば誘電体多層膜(フィルタ群)により構成することができる。具体的には、光分波器30では、互いに異なる複数の波長(λ0,λ1,λ2,λ3)の信号光を含む光信号が入射されると、まず1番目に配列された波長分割フィルタ30bに当該光信号が入射し、波長λ3の信号光のみ透過し、その他の波長の信号光(λ0,λ1,λ2)が反射される。反射された信号光は反射部材30aを介して2番目の波長分割フィルタ30bに入射し、波長λ2の信号光のみ透過し、その他の波長の信号光(λ0,λ1)が反射される。以下、同様に透過と反射を繰り返して、入力波長多重光は、波長が異なる複数の信号光に分波される。
【0027】
複数の受光素子40は、光分波器30によって分波された後に第3反射面25にて反射された複数の単一光をそれぞれ受光する素子である。本実施形態では、光受信器1は、分波された4つの単一光それぞれに対応するように4つの受光素子40を有している(図3参照)。受光素子40は、受光した単一光を電気信号(電流信号)に変換して出力する。複数の受光素子40は、回路基板60のFPC(Flexible printed circuits)61の実装面61x(第1面)上に実装されている。図4に示されるように、複数の受光素子40における受光面は、Z方向においてスタブ10の端面10xと光分波器30との間に配置されている。
【0028】
TIA50は、複数の受光素子40から出力された電気信号(電流信号)を電圧信号に変換すると共に増幅する増幅器である。TIA50は、回路基板60のFPC61の実装面61x(第1面)上に実装されており、複数の受光素子40に対して+Z方向で隣接して配置されている。TIA50から出力される電気信号(電圧信号)は、FPC61を介して外部に出力される。
【0029】
回路基板60は、図4に示されるように、FPC61と、補強基板62とを有している。補強基板62は、薄いFPC61を補強する基板であり、FPC61を載置するように設けられている。FPC61は、柔軟性があるプリント基板である。FPC61は、実装面61x(第1面)を有している。実装面61xは、複数の受光素子40及びTIA50を実装する。回路基板60においては、FPC61の実装面61x上に、複数の受光素子40及びTIA50を覆うように光学ブロック20が配置される。
【0030】
次に、本実施形態に係る光受信器1の作用効果について説明する。
(【0031】以降は省略されています)

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