JP2001215350A - 光送受信回路 - Google Patents
光送受信回路Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 同一の波長の光信号を共通して入出力するコ
モンポートを使用し、しかも受光素子の感度を十分高め
ることのできる光送受信回路を得ること。 【解決手段】 光送受信回路１０１は、Ｙ字型をした光
導波路１０２を形成したＳｉ基板１０３と、半導体レー
ザ１０４および受光素子１０５と、光導波路１０２の途
中に配置され、波長λ1を他の波長λ2に変換する波長変
換素子１０６とを備えている。光導波路１０２のＰＤポ
ート１１４には半導体レーザ２０４から波長λ1の光信
号が入力され、コモンポート１１１からそのままの波長
で出力される。コモンポート１１１に入力される同一波
長の光信号は波長変換素子１０６に入力され、ここで波
長λ2に変換されてＰＤポート１１４から出力される。
受光素子１０５は、受光側に波長λ2の光信号のみを通
過させる波長選択透過性のフィルタ１０７を配置してい
るので、波長λ1の反射光１１８および迷光１１９を遮
断することができ、受光素子の感度を十分高めることが
できる。
モンポートを使用し、しかも受光素子の感度を十分高め
ることのできる光送受信回路を得ること。 【解決手段】 光送受信回路１０１は、Ｙ字型をした光
導波路１０２を形成したＳｉ基板１０３と、半導体レー
ザ１０４および受光素子１０５と、光導波路１０２の途
中に配置され、波長λ1を他の波長λ2に変換する波長変
換素子１０６とを備えている。光導波路１０２のＰＤポ
ート１１４には半導体レーザ２０４から波長λ1の光信
号が入力され、コモンポート１１１からそのままの波長
で出力される。コモンポート１１１に入力される同一波
長の光信号は波長変換素子１０６に入力され、ここで波
長λ2に変換されてＰＤポート１１４から出力される。
受光素子１０５は、受光側に波長λ2の光信号のみを通
過させる波長選択透過性のフィルタ１０７を配置してい
るので、波長λ1の反射光１１８および迷光１１９を遮
断することができ、受光素子の感度を十分高めることが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光送信部と光受信部
を一体化した回路としての光送受信回路に係わり、特に
信号の感度を向上させることのできる光送受信回路に関
する。
を一体化した回路としての光送受信回路に係わり、特に
信号の感度を向上させることのできる光送受信回路に関
する。
【０００２】
【従来の技術】大容量の情報が頻繁に取り扱われるよう
になった昨今では光信号の伝送が身近に行われるように
なっている。このような環境下で、光信号を取り扱う装
置によっては、光信号の送信のための光送信部と受信の
ための光受信部の小型化が強く要求されている。このよ
うな要求に応える１つの解決手法として、これらの回路
部分すべてあるいはこれらを構成する光学素子をひとつ
の筐体内にアセンブリして、光送受信回路あるいは光送
受信モジュールを構成することが提案されている。たと
えば、特開平１１−１７２８１号公報に記載の技術がそ
の一例である。
になった昨今では光信号の伝送が身近に行われるように
なっている。このような環境下で、光信号を取り扱う装
置によっては、光信号の送信のための光送信部と受信の
ための光受信部の小型化が強く要求されている。このよ
うな要求に応える１つの解決手法として、これらの回路
部分すべてあるいはこれらを構成する光学素子をひとつ
の筐体内にアセンブリして、光送受信回路あるいは光送
受信モジュールを構成することが提案されている。たと
えば、特開平１１−１７２８１号公報に記載の技術がそ
の一例である。
【０００３】図５は、このような提案による光送受信回
路の要部を表わしたものである。この光送受信回路２０
１は、光導波路（Planer Lightwave Circuit）２０２を
形成したＳｉ（シリコン）基板２０３と、このＳｉ基板
２０３に対してモジュール内部の所定の平面上で位置決
めされた半導体レーザ（ＬＤ）２０４および受光素子
（ＰＤ）２０５を備えている。ここで、Ｙ字型をした光
導波路２０２は、Ｙ字の最下部に相当する図で左側部中
央の箇所がコモン（common）ポート２１１となってい
る。このコモンポート２１１には図示しない光ファイバ
の一端が光学的に接続されるようになっており、波長λ
の光信号が入出力されるようになっている。光導波路２
０２は、Ｙ字の分岐点（以下Ｙ分岐という。）２１２か
ら２つに分岐しており、一方の導波路の端部が半導体レ
ーザ２０４に対向したＬＤポート２１３を構成してい
る。また分岐した他方の導波路の端部が受光素子２０５
に対向したＰＤポート２１４を構成している。なお、こ
の図では半導体レーザ駆動回路や光信号と電気信号の変
換を行う受信回路等の図示を省略している。
路の要部を表わしたものである。この光送受信回路２０
１は、光導波路（Planer Lightwave Circuit）２０２を
形成したＳｉ（シリコン）基板２０３と、このＳｉ基板
２０３に対してモジュール内部の所定の平面上で位置決
めされた半導体レーザ（ＬＤ）２０４および受光素子
（ＰＤ）２０５を備えている。ここで、Ｙ字型をした光
導波路２０２は、Ｙ字の最下部に相当する図で左側部中
央の箇所がコモン（common）ポート２１１となってい
る。このコモンポート２１１には図示しない光ファイバ
の一端が光学的に接続されるようになっており、波長λ
の光信号が入出力されるようになっている。光導波路２
０２は、Ｙ字の分岐点（以下Ｙ分岐という。）２１２か
ら２つに分岐しており、一方の導波路の端部が半導体レ
ーザ２０４に対向したＬＤポート２１３を構成してい
る。また分岐した他方の導波路の端部が受光素子２０５
に対向したＰＤポート２１４を構成している。なお、こ
の図では半導体レーザ駆動回路や光信号と電気信号の変
換を行う受信回路等の図示を省略している。
【０００４】このような光送受信回路２０１で、Ｙ分岐
２１２は入力光を合波あるいは分岐するようになってい
る。すなわち、半導体レーザ２０４から射出された波長
λの光信号２１６はＳｉ基板２０３のＬＤポート２１３
に入力され、Ｙ分岐２１２を経てコモンポート２１１に
到達し、ここから図示しない光ファイバの端面に入射す
る。また、この光ファイバの端面から射出された光信号
２１７は、コモンポート２１１に入力され、Ｙ分岐２１
２で２つに分岐された後、その一方がＰＤポート２１４
まで伝送される。そして、Ｓｉ基板２０３から外部に射
出されて受光素子２０５に入力されることになる。
２１２は入力光を合波あるいは分岐するようになってい
る。すなわち、半導体レーザ２０４から射出された波長
λの光信号２１６はＳｉ基板２０３のＬＤポート２１３
に入力され、Ｙ分岐２１２を経てコモンポート２１１に
到達し、ここから図示しない光ファイバの端面に入射す
る。また、この光ファイバの端面から射出された光信号
２１７は、コモンポート２１１に入力され、Ｙ分岐２１
２で２つに分岐された後、その一方がＰＤポート２１４
まで伝送される。そして、Ｓｉ基板２０３から外部に射
出されて受光素子２０５に入力されることになる。
【０００５】このような従来の光送受信回路２０１は、
１つのＳｉ基板２０３上に形成した光導波路２０２を用
いて光信号の入出力を行うので、回路の構成が簡単とな
り、また部品の高密度化によってモジュールの小型化を
実現することができる。しかしながら、この光送受信回
路２０１では受光素子２０５の感度が劣化するといった
問題があった。
１つのＳｉ基板２０３上に形成した光導波路２０２を用
いて光信号の入出力を行うので、回路の構成が簡単とな
り、また部品の高密度化によってモジュールの小型化を
実現することができる。しかしながら、この光送受信回
路２０１では受光素子２０５の感度が劣化するといった
問題があった。
【０００６】これは、本来入力されるべき光信号２１７
以外の光が受光素子２０５に入力されて、Ｓ／Ｎ（信号
対雑音比）が低下することが原因であるとされている。
このような光としては、反射光２１８のように半導体レ
ーザ２０４からＬＤポート２１３に向けて出力される光
信号２１６の一部がＬＤポート２１３に入力されずに反
射されて受光素子２０５に入力されてしまう光や、モジ
ュール内で最初から迷光２１９となって各所を進行し、
最終的に受光素子２０５に入力される光が存在する。こ
のようにコモンポート２１１から入力される光信号以外
の光信号が受光素子２０５に入力されると、受信の感度
を上げた場合に雑音成分が取り込まれることになる。し
たがって受光素子２０５の感度を十分高めることができ
ず感度劣化につながるといった問題が生じた。
以外の光が受光素子２０５に入力されて、Ｓ／Ｎ（信号
対雑音比）が低下することが原因であるとされている。
このような光としては、反射光２１８のように半導体レ
ーザ２０４からＬＤポート２１３に向けて出力される光
信号２１６の一部がＬＤポート２１３に入力されずに反
射されて受光素子２０５に入力されてしまう光や、モジ
ュール内で最初から迷光２１９となって各所を進行し、
最終的に受光素子２０５に入力される光が存在する。こ
のようにコモンポート２１１から入力される光信号以外
の光信号が受光素子２０５に入力されると、受信の感度
を上げた場合に雑音成分が取り込まれることになる。し
たがって受光素子２０５の感度を十分高めることができ
ず感度劣化につながるといった問題が生じた。
【０００７】図６は、以上説明した従来の技術の欠点を
改良するために提案された他の光送受信回路の要部を表
わしたものである。この光送受信回路３０１は、光導波
路３０２を形成したＳｉ基板３０３と、このＳｉ基板３
０３に対してモジュール内部の所定の平面上で位置決め
された半導体レーザ３０４および受光素子３０５を備え
ている。ここで、Ｙ字型をした光導波路３０２は、Ｙ字
の最下部に相当する図で左側部中央の箇所がコモンポー
ト３１１となっている。このコモンポート３１１には図
示しない光ファイバの一端が光学的に接続されるように
なっており、波長λ1の光信号がこの光ファイバに入力
されると共に波長λ2の光信号が光ファイバからＳｉ基
板３０３に入力するようになっている。光導波路３０２
は、Ｙ分岐３１２から２つに分岐しており、一方の導波
路の端部が半導体レーザ３０４に対向したＬＤポート３
１３を構成している。また分岐した他方の導波路の端部
が受光素子３０５に対向したＰＤポート３１４を構成し
ている。なお、この図では半導体レーザ駆動回路や光信
号と電気信号の変換を行う受信回路等の図示を省略して
いる。
改良するために提案された他の光送受信回路の要部を表
わしたものである。この光送受信回路３０１は、光導波
路３０２を形成したＳｉ基板３０３と、このＳｉ基板３
０３に対してモジュール内部の所定の平面上で位置決め
された半導体レーザ３０４および受光素子３０５を備え
ている。ここで、Ｙ字型をした光導波路３０２は、Ｙ字
の最下部に相当する図で左側部中央の箇所がコモンポー
ト３１１となっている。このコモンポート３１１には図
示しない光ファイバの一端が光学的に接続されるように
なっており、波長λ1の光信号がこの光ファイバに入力
されると共に波長λ2の光信号が光ファイバからＳｉ基
板３０３に入力するようになっている。光導波路３０２
は、Ｙ分岐３１２から２つに分岐しており、一方の導波
路の端部が半導体レーザ３０４に対向したＬＤポート３
１３を構成している。また分岐した他方の導波路の端部
が受光素子３０５に対向したＰＤポート３１４を構成し
ている。なお、この図では半導体レーザ駆動回路や光信
号と電気信号の変換を行う受信回路等の図示を省略して
いる。
【０００８】このような光送受信回路３０１で、Ｙ分岐
３１２は入力光を合波あるいは分岐するようになってい
る。すなわち、半導体レーザ３０４から射出された波長
λ1の光信号３１６はＳｉ基板３０３のＬＤポート３１
３に入力され、Ｙ分岐３１２を経てコモンポート３１１
に到達し、ここから図示しない光ファイバの端面に入射
する。また、この光ファイバの端面から射出された波長
λ2の光信号は、コモンポート３１１に入力され、Ｙ分
岐３１２を経てＰＤポート３１４まで伝送される。そし
て、Ｓｉ基板３０３から外部に射出されて、波長λ2の
光信号３１７として受光素子３０５に入力されることに
なる。受光素子３０５は、その手前に波長λ2の光信号
のみを選択的に透過するフィルタ３０７を配置してい
る。
３１２は入力光を合波あるいは分岐するようになってい
る。すなわち、半導体レーザ３０４から射出された波長
λ1の光信号３１６はＳｉ基板３０３のＬＤポート３１
３に入力され、Ｙ分岐３１２を経てコモンポート３１１
に到達し、ここから図示しない光ファイバの端面に入射
する。また、この光ファイバの端面から射出された波長
λ2の光信号は、コモンポート３１１に入力され、Ｙ分
岐３１２を経てＰＤポート３１４まで伝送される。そし
て、Ｓｉ基板３０３から外部に射出されて、波長λ2の
光信号３１７として受光素子３０５に入力されることに
なる。受光素子３０５は、その手前に波長λ2の光信号
のみを選択的に透過するフィルタ３０７を配置してい
る。
【０００９】この図６に示した光送受信回路３０１で
は、半導体レーザ３０４から波長λ1の光信号が出力さ
れるものの、受光素子３０５がフィルタ３０７によって
選択して受光する光信号３１７は波長λ2の信号に限定
している。したがって、第１の実施例の場合と同様に反
射光３１８や迷光３１９が受光素子３０５に入射しよう
としても、これらはフィルタ３０７によって吸収される
ことになる。すなわち、受光素子３０５の感度を十分高
めることができる。
は、半導体レーザ３０４から波長λ1の光信号が出力さ
れるものの、受光素子３０５がフィルタ３０７によって
選択して受光する光信号３１７は波長λ2の信号に限定
している。したがって、第１の実施例の場合と同様に反
射光３１８や迷光３１９が受光素子３０５に入射しよう
としても、これらはフィルタ３０７によって吸収される
ことになる。すなわち、受光素子３０５の感度を十分高
めることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の提案ではコモンポート３１１に入力する光信号と出
力する光信号の波長自体が異ならない限り、フィルタ３
０７で波長を選別して入力することができない。すなわ
ち、コモンポート３１１を入出力する光信号が同一の波
長の場合には反射光や迷光の影響により受光素子３０５
の感度を高めることができないという問題があった。
来の提案ではコモンポート３１１に入力する光信号と出
力する光信号の波長自体が異ならない限り、フィルタ３
０７で波長を選別して入力することができない。すなわ
ち、コモンポート３１１を入出力する光信号が同一の波
長の場合には反射光や迷光の影響により受光素子３０５
の感度を高めることができないという問題があった。
【００１１】そこで本発明の目的は、同一の波長の光信
号を共通して入出力するコモンポートを使用し、しかも
受光素子の感度を十分高めることのできる光送受信回路
を提供することにある。
号を共通して入出力するコモンポートを使用し、しかも
受光素子の感度を十分高めることのできる光送受信回路
を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、（イ）Ｙ字の分岐点とコモンポートの間を光信号が
双方向に伝送され、Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入
力ポートから入力された光信号がＹ字の分岐点まで片方
向に伝送され、Ｙ字の分岐点と出力ポートの間はＹ字の
分岐点まで伝送されてきた光信号が出力ポートまで片方
向に伝送されるようになっている全体としてＹ字型をし
た導波路と、（ロ）入力ポートに対向して配置され所定
の波長の光をこの入力ポートに出力する光送出手段と、
（ハ）Ｙ字の分岐点と出力ポートの間に配置され所定の
波長の光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、
（ニ）出力ポートに対向して配置され、波長変換手段に
よって変換された波長の光を受光する受光手段と、
（ホ）この受光手段と出力ポートとの間に配置され波長
変換手段によって変換された波長の光を選択的に透過す
るバンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
は、（イ）Ｙ字の分岐点とコモンポートの間を光信号が
双方向に伝送され、Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入
力ポートから入力された光信号がＹ字の分岐点まで片方
向に伝送され、Ｙ字の分岐点と出力ポートの間はＹ字の
分岐点まで伝送されてきた光信号が出力ポートまで片方
向に伝送されるようになっている全体としてＹ字型をし
た導波路と、（ロ）入力ポートに対向して配置され所定
の波長の光をこの入力ポートに出力する光送出手段と、
（ハ）Ｙ字の分岐点と出力ポートの間に配置され所定の
波長の光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、
（ニ）出力ポートに対向して配置され、波長変換手段に
よって変換された波長の光を受光する受光手段と、
（ホ）この受光手段と出力ポートとの間に配置され波長
変換手段によって変換された波長の光を選択的に透過す
るバンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
【００１３】すなわち請求項１記載の発明では、Ｙ字型
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、Ｙ字の分岐点まで片方向に伝送された
後、コモンポートから同一波長λ1の光として出力され
る。また、コモンポートから同一波長λ1の光信号が入
力されると、これは分岐点まで片方向に伝送された後、
出力ポートに到達するが、その途中で波長変換手段によ
って波長λ1から他の波長λ2に変換される。この波長λ
2の光は受光手段で受光されるが、その手前に波長λ2の
光を選択的に透過するバンドパスフィルタが配置されて
いる。したがって、受光手段は入力ポートに入力される
波長λ1の光をフィルタによってカットすることにな
り、反射光や迷光の影響を除去してその感度を高めるこ
とができる。
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、Ｙ字の分岐点まで片方向に伝送された
後、コモンポートから同一波長λ1の光として出力され
る。また、コモンポートから同一波長λ1の光信号が入
力されると、これは分岐点まで片方向に伝送された後、
出力ポートに到達するが、その途中で波長変換手段によ
って波長λ1から他の波長λ2に変換される。この波長λ
2の光は受光手段で受光されるが、その手前に波長λ2の
光を選択的に透過するバンドパスフィルタが配置されて
いる。したがって、受光手段は入力ポートに入力される
波長λ1の光をフィルタによってカットすることにな
り、反射光や迷光の影響を除去してその感度を高めるこ
とができる。
【００１４】請求項２記載の発明では、（イ）Ｙ字の分
岐点とコモンポートの間を光信号が双方向に伝送され、
Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入力ポートから入力さ
れた光信号がＹ字の分岐点まで片方向に伝送され、Ｙ字
の分岐点と出力ポートの間はＹ字の分岐点まで伝送され
てきた光信号が出力ポートまで片方向に伝送されるよう
になっている全体としてＹ字型をした導波路と、（ロ）
入力ポートに対向して配置され所定の波長の光をこの入
力ポートに出力する光送出手段と、（ハ）Ｙ字の分岐点
と入力ポートの間に配置され所定の波長の光を他の波長
の光に変換する波長変換手段と、（ニ）出力ポートに対
向して配置され、コモンポートから入力され分岐点を経
て出力ポートに到達した他の波長の光を受光する受光手
段と、（ホ）この受光手段と出力ポートとの間に配置さ
れ受光手段から出力される波長の光を選択的に透過する
バンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
岐点とコモンポートの間を光信号が双方向に伝送され、
Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入力ポートから入力さ
れた光信号がＹ字の分岐点まで片方向に伝送され、Ｙ字
の分岐点と出力ポートの間はＹ字の分岐点まで伝送され
てきた光信号が出力ポートまで片方向に伝送されるよう
になっている全体としてＹ字型をした導波路と、（ロ）
入力ポートに対向して配置され所定の波長の光をこの入
力ポートに出力する光送出手段と、（ハ）Ｙ字の分岐点
と入力ポートの間に配置され所定の波長の光を他の波長
の光に変換する波長変換手段と、（ニ）出力ポートに対
向して配置され、コモンポートから入力され分岐点を経
て出力ポートに到達した他の波長の光を受光する受光手
段と、（ホ）この受光手段と出力ポートとの間に配置さ
れ受光手段から出力される波長の光を選択的に透過する
バンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
【００１５】すなわち請求項２記載の発明では、Ｙ字型
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、その途中で波長変換手段によって波長λ
1から他の波長λ2に変換される。この波長λ2の光はＹ
字の分岐点まで片方向に伝送された後、コモンポートか
ら波長λ2の光として出力される。また、コモンポート
から同一波長λ2の光信号が入力されると、これは分岐
点まで片方向に伝送された後、出力ポートに到達する。
この波長λ2の光は受光手段で受光されるが、その手前
に波長λ2の光を選択的に透過するバンドパスフィルタ
が配置されている。したがって、受光手段は入力ポート
に入力される波長λ1の光をフィルタによってカットす
ることになり、反射光や迷光の影響を除去してその感度
を高めることができる。
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、その途中で波長変換手段によって波長λ
1から他の波長λ2に変換される。この波長λ2の光はＹ
字の分岐点まで片方向に伝送された後、コモンポートか
ら波長λ2の光として出力される。また、コモンポート
から同一波長λ2の光信号が入力されると、これは分岐
点まで片方向に伝送された後、出力ポートに到達する。
この波長λ2の光は受光手段で受光されるが、その手前
に波長λ2の光を選択的に透過するバンドパスフィルタ
が配置されている。したがって、受光手段は入力ポート
に入力される波長λ1の光をフィルタによってカットす
ることになり、反射光や迷光の影響を除去してその感度
を高めることができる。
【００１６】請求項３記載の発明では、（イ）Ｙ字の分
岐点とコモンポートの間を光信号が双方向に伝送され、
前記Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入力ポートから入
力された光信号がＹ字の分岐点まで片方向に伝送され、
Ｙ字の分岐点と出力ポートの間はＹ字の分岐点まで伝送
されてきた光信号が出力ポートまで片方向に伝送される
ようになっている全体としてＹ字型をした導波路と、
（ロ）入力ポートに対向して配置され所定の波長の光を
この入力ポートに出力する光送出手段と、（ハ）出力ポ
ートに対向して配置されコモンポートから入力され分岐
点を経て出力ポートに到達した光を受光する受光手段
と、（ニ）出力ポートに取り付けられ出力ポートに到達
した光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、
（ホ）受光手段と出力ポートとの間に配置され波長変換
手段によって変換された後の波長の光を選択的に透過す
るバンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
岐点とコモンポートの間を光信号が双方向に伝送され、
前記Ｙ字の分岐点と入力ポートの間は入力ポートから入
力された光信号がＹ字の分岐点まで片方向に伝送され、
Ｙ字の分岐点と出力ポートの間はＹ字の分岐点まで伝送
されてきた光信号が出力ポートまで片方向に伝送される
ようになっている全体としてＹ字型をした導波路と、
（ロ）入力ポートに対向して配置され所定の波長の光を
この入力ポートに出力する光送出手段と、（ハ）出力ポ
ートに対向して配置されコモンポートから入力され分岐
点を経て出力ポートに到達した光を受光する受光手段
と、（ニ）出力ポートに取り付けられ出力ポートに到達
した光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、
（ホ）受光手段と出力ポートとの間に配置され波長変換
手段によって変換された後の波長の光を選択的に透過す
るバンドパスフィルタとを光送受信回路に具備させる。
【００１７】すなわち請求項３記載の発明では、Ｙ字型
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、Ｙ字の分岐点まで片方向に伝送された
後、コモンポートから同一波長λ1の光として出力され
る。また、コモンポートから同一波長λ1の光信号が入
力されると、これは分岐点まで片方向に伝送された後、
出力ポートに到達する。出力ポートには波長変換手段が
取り付けられているので、ここで波長λ1から他の波長
λ2に変換される。この波長λ2の光は受光手段で受光さ
れるが、その手前に波長λ2の光を選択的に透過するバ
ンドパスフィルタが配置されている。したがって、受光
手段は入力ポートに入力される波長λ1の光をフィルタ
によってカットすることになり、反射光や迷光の影響を
除去してその感度を高めることができる。
をした導波路の入力ポートから例えば波長λ1の光信号
が入力すると、Ｙ字の分岐点まで片方向に伝送された
後、コモンポートから同一波長λ1の光として出力され
る。また、コモンポートから同一波長λ1の光信号が入
力されると、これは分岐点まで片方向に伝送された後、
出力ポートに到達する。出力ポートには波長変換手段が
取り付けられているので、ここで波長λ1から他の波長
λ2に変換される。この波長λ2の光は受光手段で受光さ
れるが、その手前に波長λ2の光を選択的に透過するバ
ンドパスフィルタが配置されている。したがって、受光
手段は入力ポートに入力される波長λ1の光をフィルタ
によってカットすることになり、反射光や迷光の影響を
除去してその感度を高めることができる。
【００１８】請求項４記載の発明では、請求項１〜請求
項３記載の光送受信回路で波長変換手段は、入射光の波
長の半分の波長の光が発生するＳＨＧ素子であることを
特徴としている。
項３記載の光送受信回路で波長変換手段は、入射光の波
長の半分の波長の光が発生するＳＨＧ素子であることを
特徴としている。
【００１９】請求項５記載の発明では、請求項１〜請求
項３記載の光送受信回路で波長変換手段は、ポンプ光に
対してプローブ光を入射し、変調側帯波を発生させて波
長の変換を行う半導体レーザ増幅器であることを特徴と
している。
項３記載の光送受信回路で波長変換手段は、ポンプ光に
対してプローブ光を入射し、変調側帯波を発生させて波
長の変換を行う半導体レーザ増幅器であることを特徴と
している。
【００２０】
【００２１】
【実施例】以下実施例につき本発明を詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明の一実施例における光送受信
回路の要部を表わしたものである。この図１でも本発明
に直接関係しない半導体レーザ駆動回路や光信号と電気
信号の変換を行う受信回路等の図示を省略している。本
実施例の光送受信回路１０１は、光導波路（Planer Lig
htwave Circuit）１０２を形成したＳｉ（シリコン）基
板１０３と、このＳｉ基板１０３に対してモジュール内
部の所定の平面上で位置決めされた半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）１０４および受光素子（ＰＤ）１０５と、光導波路
１０２の途中に配置された波長変換素子１０６とを備え
ている。
回路の要部を表わしたものである。この図１でも本発明
に直接関係しない半導体レーザ駆動回路や光信号と電気
信号の変換を行う受信回路等の図示を省略している。本
実施例の光送受信回路１０１は、光導波路（Planer Lig
htwave Circuit）１０２を形成したＳｉ（シリコン）基
板１０３と、このＳｉ基板１０３に対してモジュール内
部の所定の平面上で位置決めされた半導体レーザ（Ｌ
Ｄ）１０４および受光素子（ＰＤ）１０５と、光導波路
１０２の途中に配置された波長変換素子１０６とを備え
ている。
【００２３】ここで、Ｙ字型をした光導波路１０２は、
Ｙ字の最下部に相当する図で左側部中央の箇所がコモン
（common）ポート１１１となっている。このコモンポー
ト１１１には図示しない光ファイバの一端が光学的に接
続されるようになっており、波長λ1の光信号が入出力
されるようになっている。光導波路１０１は、Ｙ分岐１
１２から２つに分岐しており、一方の導波路の端部が半
導体レーザ１０４に対向したＬＤポート１１３を構成し
ている。また分岐した他方の導波路の端部が受光素子１
０５に対向したＰＤポート１１４を構成している。波長
変換素子１０６は、コモンポート１１１とＰＤポート１
１４とを結ぶ光導波路上を２分するような形でそれらの
中間位置に配置されている。なお、本実施例の受光素子
１０５は図５に示した受光素子２０５と異なり、その受
光側に波長λ2の光信号のみを通過させる選択透過性の
フィルタ１０７を配置した構成となっている。
Ｙ字の最下部に相当する図で左側部中央の箇所がコモン
（common）ポート１１１となっている。このコモンポー
ト１１１には図示しない光ファイバの一端が光学的に接
続されるようになっており、波長λ1の光信号が入出力
されるようになっている。光導波路１０１は、Ｙ分岐１
１２から２つに分岐しており、一方の導波路の端部が半
導体レーザ１０４に対向したＬＤポート１１３を構成し
ている。また分岐した他方の導波路の端部が受光素子１
０５に対向したＰＤポート１１４を構成している。波長
変換素子１０６は、コモンポート１１１とＰＤポート１
１４とを結ぶ光導波路上を２分するような形でそれらの
中間位置に配置されている。なお、本実施例の受光素子
１０５は図５に示した受光素子２０５と異なり、その受
光側に波長λ2の光信号のみを通過させる選択透過性の
フィルタ１０７を配置した構成となっている。
【００２４】このような本実施例の光送受信回路１０１
では、半導体レーザ１０４から波長λ1の光信号１１６
が射出され、ＬＤポート１１３に入力される。この光信
号はＹ分岐１１２を経てコモンポート１１１から波長λ
1の光信号として図示しない光ファイバに入力されるこ
とになる。
では、半導体レーザ１０４から波長λ1の光信号１１６
が射出され、ＬＤポート１１３に入力される。この光信
号はＹ分岐１１２を経てコモンポート１１１から波長λ
1の光信号として図示しない光ファイバに入力されるこ
とになる。
【００２５】一方、この光ファイバから出力される同一
の波長λ1の光信号は、コモンポート１１１から光導波
路１０２に入射する。そしてＹ分岐１１２で２つに分岐
され、その一方が波長変換素子１０６に入力され、ここ
で波長λ1とは異なる波長λ2の光信号に変換される。な
お、Ｙ分岐１１２は光導波路の幅や組成を適宜設定する
ことで、光信号の分岐の比率を変えることができる。
の波長λ1の光信号は、コモンポート１１１から光導波
路１０２に入射する。そしてＹ分岐１１２で２つに分岐
され、その一方が波長変換素子１０６に入力され、ここ
で波長λ1とは異なる波長λ2の光信号に変換される。な
お、Ｙ分岐１１２は光導波路の幅や組成を適宜設定する
ことで、光信号の分岐の比率を変えることができる。
【００２６】波長変換素子１０６によって波長を変換し
た後の光信号はＰＤポート１１４まで到達し、ここから
対向して配置された受光素子１０５の方向に射出され
る。このとき波長λ2の光信号１１７のみがフィルタ１
０７によって透過して、受光素子１０５に入力されるこ
とになる。すなわち、半導体レーザ１０４から射出され
た光信号の一部がＳｉ基板１０３の図で右側側面で反射
されて反射光１１８となったり迷光１１９となって、こ
れらの一部が受光素子２０５の方向に進んでも、波長λ
1のこれらの光信号は波長λ2の光信号のみを通過させる
選択透過性のフィルタ１０７によって吸収されることに
なる。したがって、受光素子１０５に入力される光信号
はＰＤポート１１４から射出される光信号の波長に限ら
れることになり、受光素子の感度を十分高めることので
きる光送受信回路を提供することになる。
た後の光信号はＰＤポート１１４まで到達し、ここから
対向して配置された受光素子１０５の方向に射出され
る。このとき波長λ2の光信号１１７のみがフィルタ１
０７によって透過して、受光素子１０５に入力されるこ
とになる。すなわち、半導体レーザ１０４から射出され
た光信号の一部がＳｉ基板１０３の図で右側側面で反射
されて反射光１１８となったり迷光１１９となって、こ
れらの一部が受光素子２０５の方向に進んでも、波長λ
1のこれらの光信号は波長λ2の光信号のみを通過させる
選択透過性のフィルタ１０７によって吸収されることに
なる。したがって、受光素子１０５に入力される光信号
はＰＤポート１１４から射出される光信号の波長に限ら
れることになり、受光素子の感度を十分高めることので
きる光送受信回路を提供することになる。
【００２７】ところで、本実施例では波長変換素子１０
６を光導波路１０２の一部に形成している。この波長変
換素子１０６として本実施例ではＳＨＧ（Second Harmo
nicgeneration）素子を使用している。ＳＨＧとは、２
個の光子が２倍の振動数を持った１つの光子に変換され
る２次の非線形光学現象をいう。
６を光導波路１０２の一部に形成している。この波長変
換素子１０６として本実施例ではＳＨＧ（Second Harmo
nicgeneration）素子を使用している。ＳＨＧとは、２
個の光子が２倍の振動数を持った１つの光子に変換され
る２次の非線形光学現象をいう。
【００２８】図２はＳＨＧ素子の動作原理を示したもの
である。ＳＨＧ活性物質１２１に高強度のレーザ光１２
２を入射させると、２個の光子が２倍の振動数を持った
１つの光子に変換されるので、入射光１２２の波長の半
分の波長の光（第２高調波）１２３が発生する。入射光
１２２がたとえば長波長λ1の近赤外光線であり、光子
のエネルギが比較的小さいものとする。この入射光１２
２はＳＨＧ活性物質１２１によって短波長にシフトし、
波長λ2の可視光線に変換される。変換後の光１２３は
光子のエネルギが大である。これがＰＤポート１１４か
ら光信号１１７として出力されることになる。
である。ＳＨＧ活性物質１２１に高強度のレーザ光１２
２を入射させると、２個の光子が２倍の振動数を持った
１つの光子に変換されるので、入射光１２２の波長の半
分の波長の光（第２高調波）１２３が発生する。入射光
１２２がたとえば長波長λ1の近赤外光線であり、光子
のエネルギが比較的小さいものとする。この入射光１２
２はＳＨＧ活性物質１２１によって短波長にシフトし、
波長λ2の可視光線に変換される。変換後の光１２３は
光子のエネルギが大である。これがＰＤポート１１４か
ら光信号１１７として出力されることになる。
【００２９】ＳＨＧ素子以外にも入力光の波長を変換す
る手法は各種存在する。たとえば半導体レーザ増幅器内
の四光波混合を利用してもよい。この手法では半導体レ
ーザ増幅器内のポンプ光に対してプローブ光を入射し、
変調側帯波を発生させて波長の変換を行う。このような
現象は媒体内における３次の非線形現象としてとらえら
れている。その波長変換効率は３次非線形光学常数の大
きさに依存することが分かっている。ただしこの手法は
ポンプ光用の光源を必要とするので、光送受信回路を小
型のモジュールとして構成する際には小型化のための工
夫が必要となる。
る手法は各種存在する。たとえば半導体レーザ増幅器内
の四光波混合を利用してもよい。この手法では半導体レ
ーザ増幅器内のポンプ光に対してプローブ光を入射し、
変調側帯波を発生させて波長の変換を行う。このような
現象は媒体内における３次の非線形現象としてとらえら
れている。その波長変換効率は３次非線形光学常数の大
きさに依存することが分かっている。ただしこの手法は
ポンプ光用の光源を必要とするので、光送受信回路を小
型のモジュールとして構成する際には小型化のための工
夫が必要となる。
【００３０】以上の手法の他に、非線形光導波路を使用
しても波長の変換を行うことができる。これに関しては
「非線形光導波路における波長変換の基本原理」（近藤
高志、伊藤良一第６１巻、第９号ｐｐ．９１０−９１７
（１９９２）応用物理）等に記載があるので詳細な説明
は省略する。
しても波長の変換を行うことができる。これに関しては
「非線形光導波路における波長変換の基本原理」（近藤
高志、伊藤良一第６１巻、第９号ｐｐ．９１０−９１７
（１９９２）応用物理）等に記載があるので詳細な説明
は省略する。
【００３１】第１の変形例
【００３２】図３は、本発明の第１の変形例における光
送受信回路の要部を表わしたものである。この変形例で
は、半導体レーザ１０４から波長λ1の光信号１１６が
射出され、ＬＤポート１１３に入力される。この光信号
は波長変換素子１０６Ａで波長λ2の光信号に変換され
て、Ｙ分岐１１２を経てコモンポート１１１まで到達
し、ここから図示しない光ファイバに入力される。
送受信回路の要部を表わしたものである。この変形例で
は、半導体レーザ１０４から波長λ1の光信号１１６が
射出され、ＬＤポート１１３に入力される。この光信号
は波長変換素子１０６Ａで波長λ2の光信号に変換され
て、Ｙ分岐１１２を経てコモンポート１１１まで到達
し、ここから図示しない光ファイバに入力される。
【００３３】一方、この光ファイバから出力された波長
λ2の光信号はコモンポート１１１に入力されて、Ｙ分
岐１１２を経た後、ＰＤポート２１４から出力されて受
光素子１０５に入力される。受光素子１０５は、波長λ
2の光信号のみを通過させる選択透過性のフィルタ１０
７をその前面に配置している。したがって、波長λ1の
光信号１１６に基づいた反射光１１８および迷光１１９
の入力を遮断することができる。
λ2の光信号はコモンポート１１１に入力されて、Ｙ分
岐１１２を経た後、ＰＤポート２１４から出力されて受
光素子１０５に入力される。受光素子１０５は、波長λ
2の光信号のみを通過させる選択透過性のフィルタ１０
７をその前面に配置している。したがって、波長λ1の
光信号１１６に基づいた反射光１１８および迷光１１９
の入力を遮断することができる。
【００３４】第２の変形例
【００３５】図４は、本発明の第２の変形例における光
送受信回路の要部を表わしたものである。この図４で図
１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説
明を適宜省略する。この変形例の光送受信回路１０１Ｂ
では、Ｓｉ基板１０３のＰＤポート側の端面にフィルム
状あるいは比較的薄い厚さの波長変換素子１０６を取り
付けた構成となっている。このような光送受信回路１０
１Ｂでは、波長λ1の光が波長λ2に変換されて光信号２
１７として出力される。この光信号２１７は、波長λ2
の光信号のみを通過させる選択透過性のフィルタ１０７
を通過して受光素子１０５に入力されることになる。
送受信回路の要部を表わしたものである。この図４で図
１と同一部分には同一の符号を付しており、これらの説
明を適宜省略する。この変形例の光送受信回路１０１Ｂ
では、Ｓｉ基板１０３のＰＤポート側の端面にフィルム
状あるいは比較的薄い厚さの波長変換素子１０６を取り
付けた構成となっている。このような光送受信回路１０
１Ｂでは、波長λ1の光が波長λ2に変換されて光信号２
１７として出力される。この光信号２１７は、波長λ2
の光信号のみを通過させる選択透過性のフィルタ１０７
を通過して受光素子１０５に入力されることになる。
【００３６】なお、以上説明した実施例では光導波路１
０２を使用したが、通常の光導波路でＹ字型に分岐する
ものに対しても本発明を同様に適用することができるこ
とは当然である。
０２を使用したが、通常の光導波路でＹ字型に分岐する
ものに対しても本発明を同様に適用することができるこ
とは当然である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように請求項１〜請求項３
記載の発明によれば、導波路に入力する光と導波路から
出力される光の波長を異ならせたので、光送受信回路が
小型化してこれらのポートの間隔が狭まってもフィルタ
を使用する等の手法でこれら２つの信号を確実に分離さ
せることができる。したがって、受光手段の受信感度を
十分向上させることができるだけでなく、光送受信回路
あるいは光受信のためのモジュールの小型化や光信号の
ノイズに対する対策が容易になる。また、受光手段の受
信感度を十分向上させることができるので、信号の再現
の信頼性を高めることができる。
記載の発明によれば、導波路に入力する光と導波路から
出力される光の波長を異ならせたので、光送受信回路が
小型化してこれらのポートの間隔が狭まってもフィルタ
を使用する等の手法でこれら２つの信号を確実に分離さ
せることができる。したがって、受光手段の受信感度を
十分向上させることができるだけでなく、光送受信回路
あるいは光受信のためのモジュールの小型化や光信号の
ノイズに対する対策が容易になる。また、受光手段の受
信感度を十分向上させることができるので、信号の再現
の信頼性を高めることができる。
【図１】本発明の一実施例における光送受信回路の原理
的な構成を示した概略構成図である。
的な構成を示した概略構成図である。
【図２】ＳＨＧ素子の動作原理を示した説明図である。
【図３】本発明の第１の変形例における光送受信回路の
原理的な構成を示した概略構成図である。
原理的な構成を示した概略構成図である。
【図４】本発明の第２の変形例における光送受信回路の
原理的な構成を示した概略構成図である。
原理的な構成を示した概略構成図である。
【図５】コモンポートに入出力する光信号の波長を互い
に同一のものとした従来の光送受信回路の原理的な構成
を示した概略構成図である。
に同一のものとした従来の光送受信回路の原理的な構成
を示した概略構成図である。
【図６】コモンポートに入出力する光信号の波長を互い
に異なったものとした従来の光送受信回路の原理的な構
成を示した概略構成図である。
に異なったものとした従来の光送受信回路の原理的な構
成を示した概略構成図である。
１０１、１０１Ｂ 光送受信回路 １０２ 光導波路 １０４ 半導体レーザ １０５ 受光素子 １０６、１０６Ｂ 波長変換素子 １０７ フィルタ １１１ コモンポート １１２ Ｙ分岐 １１３ ＬＤポート １１４ ＰＤポート １１８ 反射光 １１９ 迷光 １２１ ＳＨＧ活性物質
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｗ 10/26 Ｙ 10/14 10/04 10/06
Claims (5)
- 【請求項１】 Ｙ字の分岐点とコモンポートの間を光信
号が双方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と入力ポート
の間は入力ポートから入力された光信号がＹ字の分岐点
まで片方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と出力ポート
の間はＹ字の分岐点まで伝送されてきた光信号が出力ポ
ートまで片方向に伝送されるようになっている全体とし
てＹ字型をした導波路と、 前記入力ポートに対向して配置され所定の波長の光をこ
の入力ポートに出力する光送出手段と、 前記Ｙ字の分岐点と出力ポートの間に配置され前記所定
の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、 前記出力ポートに対向して配置され、波長変換手段によ
って変換された波長の光を受光する受光手段と、 この受光手段と前記出力ポートとの間に配置され前記波
長変換手段によって変換された波長の光を選択的に透過
するバンドパスフィルタとを具備することを特徴とする
光送受信回路。 - 【請求項２】 Ｙ字の分岐点とコモンポートの間を光信
号が双方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と入力ポート
の間は入力ポートから入力された光信号がＹ字の分岐点
まで片方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と出力ポート
の間はＹ字の分岐点まで伝送されてきた光信号が出力ポ
ートまで片方向に伝送されるようになっている全体とし
てＹ字型をした導波路と、 前記入力ポートに対向して配置され所定の波長の光をこ
の入力ポートに出力する光送出手段と、 前記Ｙ字の分岐点と入力ポートの間に配置され前記所定
の波長の光を他の波長の光に変換する波長変換手段と、 前記出力ポートに対向して配置され、前記コモンポート
から入力され前記分岐点を経て出力ポートに到達した前
記他の波長の光を受光する受光手段と、 この受光手段と前記出力ポートとの間に配置され前記受
光手段から出力される波長の光を選択的に透過するバン
ドパスフィルタとを具備することを特徴とする光送受信
回路。 - 【請求項３】 Ｙ字の分岐点とコモンポートの間を光信
号が双方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と入力ポート
の間は入力ポートから入力された光信号がＹ字の分岐点
まで片方向に伝送され、前記Ｙ字の分岐点と出力ポート
の間はＹ字の分岐点まで伝送されてきた光信号が出力ポ
ートまで片方向に伝送されるようになっている全体とし
てＹ字型をした導波路と、 前記入力ポートに対向して配置され所定の波長の光をこ
の入力ポートに出力する光送出手段と、 前記出力ポートに対向して配置され前記コモンポートか
ら入力され前記分岐点を経て出力ポートに到達した光を
受光する受光手段と、 前記出力ポートに取り付けられ出力ポートに到達した光
を他の波長の光に変換する波長変換手段と、 前記受光手段と前記出力ポートとの間に配置され前記波
長変換手段によって変換された後の波長の光を選択的に
透過するバンドパスフィルタとを具備することを特徴と
する光送受信回路。 - 【請求項４】 前記波長変換手段は、入射光の波長の半
分の波長の光が発生するＳＨＧ素子であることを特徴と
する請求項１〜請求項３記載の光送受信回路。 - 【請求項５】 前記波長変換手段は、ポンプ光に対して
プローブ光を入射し、変調側帯波を発生させて波長の変
換を行う半導体レーザ増幅器であることを特徴とする請
求項１〜請求項３記載の光送受信回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000026921A JP3417373B2 (ja) | 2000-02-04 | 2000-02-04 | 光送受信回路 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001215350A true JP2001215350A (ja) | 2001-08-10 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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2000
- 2000-02-04 JP JP2000026921A patent/JP3417373B2/ja not_active Expired - Fee Related
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