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公開番号2025024828
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-21
出願番号2023129141
出願日2023-08-08
発明の名称光デバイス、及び光トランシーバ
出願人富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社
代理人個人,個人
主分類G02B 6/42 20060101AFI20250214BHJP(光学)
要約【課題】簡単な構成で高次モードの除去と伝搬方向の変換を実現する光デバイスを提供する。
【解決手段】光デバイスは、基板に実装された光電変換素子と、前記光電変換素子に入出力される光を、前記基板に対して垂直または斜め上方の第1方向へ、または第1方向から案内するシングルモードファイバと、を有し、前記シングルモードファイバは所定の曲率半径で曲がる曲げ部を有し、前記曲げ部は、前記光の伝搬方向を、前記第1方向と、前記第1方向と異なる第2方向との間で変換し、かつ高次モードを放射する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
基板に実装された光電変換素子と、
前記光電変換素子に入出力される光を、前記基板に対して垂直または斜め上方の第１方向へ、または第１方向から案内するシングルモードファイバと、
を有し、
前記シングルモードファイバは所定の曲率半径で曲がる曲げ部を有し、前記曲げ部は、前記光の伝搬方向を、前記第１方向と、前記第１方向と異なる第２方向との間で変換し、かつ高次モードを放射する、
光デバイス。
続きを表示（約 770 文字）【請求項２】
前記第２方向は、前記基板と平行な方向である、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記曲げ部の曲率半径は３ｍｍ以上、７ｍｍ以下である、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記曲げ部における前記高次モードの曲げ損失と、基底モードの曲げ損失との差は１５ｄＢ以上である、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記光電変換素子は垂直共振器面発光レーザ、または前記基板と平行な受光面を有するフォトダイオードである、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項６】
前記シングルモードファイバは、熱処理により応力を緩和した状態で前記所定の曲率半径に固定された固定曲げファイバである、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項７】
前記シングルモードファイバと前記光電変換素子はバットジョイント接続されている、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項８】
前記シングルモードファイバは１．３μｍ帯用の光ファイバであり、
前記光電変換素子は、前記シングルモードファイバのカットオフ波長である１．２６μｍ以下の波長帯で動作する、
請求項１に記載の光デバイス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光デバイスと、
前記基板に実装され、前記光電変換素子との間で電気信号を入出力する電気回路と、
を有する光トランシーバ。
【請求項１０】
前記電気回路は前記光電変換素子を駆動する駆動信号を生成し、前記光電変換素子は前記駆動信号で直接変調されて光信号を出力する、
請求項９に記載の光トランシーバ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光デバイス、及び光トランシーバに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
インターネットの発展に伴い、大規模データセンターをはじめとして、トラフィック量が増大し続けている。第５世代移動通信システム（「５Ｇ」と略称）、さらには第６世代移動通信システム（「６Ｇ」と略称）の導入により、人口知能（ＡＩ）、機械学習、各種センサを接続するＩｏＴ（Internet of Things）、自動運転等を利用するデータ駆動型の社会が加速的に拡がっていくと予想される。今後、２０３０年までに、１０ｋｍ未満の距離でシングルモードファイバ（ＳＭＦ）を用いた高速の一芯双方向光リンクを低コスト、低消費電力、かつ高密度に実装する技術の実現が求められている。
【０００３】
１μｍ帯の波長をもつ光信号を、１．３μｍで波長分散がゼロになるＳＭＦ（以下、「１．３μｍＳＭＦ」と呼ぶ）で伝送する場合、伝送路で高次モードが発生し、モード間干渉により伝送品質が劣化する。基板上のプレーナ光波回路に形成された曲がり導波路で高次モード除去フィルタを構成し、このモードフィルタを光検出器とＳＭＦの間に配置する構成が知られている（たとえば、特許文献１参照）。一般的なＳＭＦを１０６０ｎｍデータ伝送用の曲げファイバモードフィルタとして評価した研究が報告されている（たとえば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１８９２５２号公報
【非特許文献】
【０００５】
Boxuan Zhang, Xiaodong Gu, Susumu Kinoshita and Fumio Koyama, "Bending-Fiber Mode Filter Evaluation for 1060 nm Data Transmission in Conventional Single-Mode Fiber," エレクトロニクス講演論文集１, C-3/4-59, ２０２２年９月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＳＭＦを用いた光伝送では、高次モードの除去に加えて、基板と平行な受発光面をもつ光電変換素子との間で、光路を垂直方向から水平方向、あるいは水平方向から垂直方向に変換する構成が必要となる。本開示は、簡単な構成で高次モードの除去と伝搬方向の変換を実現する光デバイスを提供することを一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施形態において、光デバイスは、
基板に実装された光電変換素子と、
前記光電変換素子に入出力される光を、前記基板に対して垂直または斜め上方の第１方向へ、または第１方向から案内するシングルモードファイバと、
を有し、
前記シングルモードファイバは所定の曲率半径で曲がる曲げ部を有し、前記曲げ部は、前記光の伝搬方向を、前記第１方向と、前記第１方向とは異なる第２方向との間で変換し、かつ高次モードを放射する。
【発明の効果】
【０００８】
簡単な構成で高次モードの除去と伝送方向の変換を実現する光デバイスが実現される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１実施形態の光デバイスの模式図である。
光デバイスで用いられる光電変換素子の一例を示す図である。
第２実施形態の光デバイスの模式図である。
第３実施形態の光デバイスの模式図である。
第４実施形態の光デバイスの模式図である。
ＳＭＦを保持するＶ溝の模式図である。
第５実施形態の光デバイスの模式図である。
光デバイスを用いた光トランシーバのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態では、基板に実装された光電変換素子に光学的に接続されるＳＭＦを所定の曲率半径で曲げて用いることで、光伝搬方向を垂直方向と水平方向の間で変換する方向変換器として機能させるとともに、高次モードを除去する高次モードフィルタとして機能させる。ＳＭＦは、１００Ｇｂｐｓ、あるいはそれを超える伝送レートの一芯双方向光リンクの構築に用いられる。５Ｇでは、半径２ｋｍのセル内に１００個の５Ｇ用のアンテナ基地局が必要である。６Ｇでは、５Ｇよりもさらに高い周波数帯の使用とセル半径の縮小が予想される。６Ｇのセル半径を２０ｍとすると、半径２ｋｍのセル内に１００００個の６Ｇ用のセルまたはアンテナ基地局が必要になる。６Ｇでは、１００Ｇｂｐｓよりもさらに高い１Ｔｂｐｓ以上の伝送レートが想定される。
（【００１１】以降は省略されています）

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