JP6186654B2 - 光モジュール及び光ネットワークシステム - Google Patents

Description

本発明は、通信技術の分野に関し、詳細には、光モジュール及び光ネットワークシステムに関する。

要求される帯域幅の絶え間なく続く増大により、光通信ネットワークは、伝送フィールドからアクセスフィールドへの転換における用途上の大きな優位性を獲得している。光通信ネットワークの広範な分布により、必然的に、多数の光通信モジュールが使用されるようになった。ネットワークにおける光モジュールのコストをさらに削減するために、産業界では、ＰＬＣ技術を使用して従来の自由空間光モジュールを置き換えることが提案されている。図１は、典型的なＰＬＣ光モジュールの主な構造を示す。通常、自由空間光モジュールと同様に、１つのＰＬＣ光モジュールの構成には、送信ユニット（ＬＤ）と、受信ユニット（ＰＤ）とが含まれる必要があり、その差異は、光信号が導波路を介して伝送されるという点にある。光モジュールは、ネットワークインターフェースを介して、通信ネットワークに光を送信する（実線の矢印で図示する）か、又は通信ネットワークから光を受信し（破線の矢印で図示する）、このとき、２つの異なる波長の光が使用される。異なる波長の光の存在により、ＷＤＭコンポーネントは、区別を行うことを要求される。通常、ＷＤＭコンポーネントは、ある帯域の光を反射し、別の帯域の光を透過し得る。

図１に示されるＰＬＣ光モジュールの構造においては、レーザーと導波路との間の結合効率には限りがあるので、光の一部は、迷光として導波路の外へ拡散し得る。光のこのような部分は、受信器に入り込んで、受信器の性能に不利な影響を与えたり、クロストークの原因となったりし、それにより、光モジュール全体の性能の低下が引き起こされる。

本発明の諸態様の目的は、光モジュールのクロストーク問題を解決するための光モジュールを提供することにある。

第１態様において、第１チップと、第１ＬＤと、該第１ＬＤに対向して配置された第１ＰＤとを含む、光モジュールが提供される。第１チップは、基部と、下部クラッドと、複数の導波路コアを有したサンドイッチ層と、上部クラッドとを含む。第１チップは、基部を介して下部カバープレート上に配置され、かつ第１チップの、第１ＰＤに近接する上部クラッドは、第１上部カバープレートによって覆われる。第１チップは、第１分割グルーヴによって２つの部分に分割される。第１分割グルーヴの内部には、ＷＤＭ及び遮光素材が配置され、かつ第１ＬＤに対向する第１上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置される。

第１態様を引用する、実現可能な第１実装形態において、第１分割グルーヴは、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を分断して、下部カバープレートの上面まで延びる。ここで、ＷＤＭは、第１分割グルーヴの中央部に配置され、かつ第１分割グルーヴの残りの部分は、遮光素材で満たされる。

第１態様又は該第１態様の実現可能な第１実装形態を引用する、実現可能な第２実装形態において、第１分割グルーヴは、第１チップの断面に斜交し、ＷＤＭは、第１分割グルーヴの側端に配置され、かつ第１分割グルーヴの残りの部分は、遮光素材で満たされる。第１ＰＤに結合される導波路コアは、ストレート導波路コアであり、かつストレート導波路コアは、第１チップの断面に直交する。

第１態様の実現可能な第２実装形態を引用する、実現可能な第３実装形態において、第１チップの、第１ＬＤに近接する上部クラッドは、第２上部カバープレートによって覆われ、かつ第１ＰＤに対向する第２上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置される。

第１態様の実現可能な第３実装形態を引用する、実現可能な第４実装形態において、光モジュールは、第１ＬＤに近接する第２ＰＤをさらに具備し、かつ第２ＰＤの光軸は、第１ＬＤの光軸に直交する。第２ＰＤと第１ＬＤとの間には、遮光素材で満たされた第２分割グルーヴが配置され、かつ第２分割グルーヴは、第２上部カバープレート、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を上端から下端まで横切って、下部カバープレートの上面まで延びる。

第１態様の実現可能な第４実装形態を引用する、実現可能な第５実装形態において、光モジュールは、第２ＬＤをさらに具備する。第２ＬＤ及び第１ＰＤは、第１チップの同一の側端に位置し、かつ両者の光軸は、互いに平行である。第２ＬＤと第１ＰＤとの間には、遮光素材で満たされた第３分割グルーヴが配置され、かつ第３分割グルーヴは、第１上部カバープレート、上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部を上端から下端まで横切って、下部カバープレートの上面まで延びる。

第２態様において、光回線終端装置と、光分配ネットワークと、光ネットワークユニットとを含む、光ネットワークシステムが提供される。光回線終端装置は、光分配ネットワークを介して各光ネットワークユニットに接続される。光回線終端装置及び／又は光ネットワークユニットには、上記の光モジュールが採用される。

本発明の諸態様において、第１チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第１チップの、第１ＰＤに近接する上部クラッドは、第１上部カバープレートによって覆われる。第１分割グルーヴは、第１チップを２つの部分に分割し、かつ第１分割グルーヴの内部には、第１チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、ＷＤＭ及び遮光素材が配置される。第１ＬＤに対向する第１上部カバープレートの側面には、第１チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第１ＰＤに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、ＰＬＣ光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。

ＰＬＣ光モジュールの概略的な構成図である。 本発明の第１実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第１実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第２実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第３実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第３実施形態によるＰＬＣ光モジュールの別の概略的な平面図である。 本発明の第４実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第５実施形態によるＰＬＣ光モジュールの概略的な平面図である。 本発明の第６実施形態による光ネットワークシステムの概略的な構成図である。

以下、本発明の目的、技術的解決策、及び利点をより理解し易くするために、添付の図面及び諸実施形態を参照して本発明を詳細に説明する。明細書中に記載される特定の実施形態は、本発明を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図しないということを理解されたい。

本発明の諸実施形態において、第１チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第１チップの、第１ＰＤに近接する上部クラッドは、第１上部カバープレートによって覆われる。第１分割グルーヴは、第１チップを２つの部分に分割し、かつ第１分割グルーヴの内部には、第１チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、ＷＤＭ及び遮光素材が配置される。第１ＬＤに対向する第１上部カバープレートの側面には、第１チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第１ＰＤに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、ＰＬＣ光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。

本発明の実装形態は、ＰＬＣ光モジュールを例にとり、詳細に説明される。

第１実施形態
図２及び図３に示されるように、本発明の実施形態で提供される光モジュールは、第１チップ１と、第１レーザーダイオード（Laser Diode，ＬＤ）５１と、該第１ＬＤ５１に対向して配置された第１フォトダイオード（Photo Diode，ＰＤ）２１とを含む。ＰＬＣチップ１は、基部１１と、下部クラッド１２と、サンドイッチ層１３と、上部クラッド１４とを含み、ここで、サンドイッチ層１３の内部には、複数の導波路コアが配置される。第１チップ１は、基部１１を介して下部カバープレート２上に配置され、第１ＰＤ２１に近接する上部クラッドは、第１上部カバープレート３１によって覆われ、かつ第１分割グルーヴ４１が、第１チップ１を２つの部分に分割する。第１分割グルーヴ４１の内部には、波長分割多重化器（Wavelength Division Multiplexer，ＷＤＭ）５及び遮光素材が配置される。第１ＬＤ５１に対向する第１上部カバープレート３１の側面３３には、遮光素材が配置される。第１チップは、プレーナ光波回路（Planar Light-wave Circuit，ＰＬＣ）チップであってよく、かつ光モジュールは、ＰＬＣ光モジュールであってよい。このようにして、第１分割グルーヴ４１の内部に配置される遮光素材は、第１チップの上部クラッド１４、サンドイッチ層１３、下部クラッド１２、及び基部１１に伝わる迷光を遮断し得、かつ第１上部カバープレート３１に配置される遮光素材は、ＰＬＣチップ１の表面に伝わる迷光を遮断し得る。それにより、第１ＰＤ２１に入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、ＰＬＣ光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。

第１分割グルーヴ４１は、上部クラッド１４、サンドイッチ層１３、下部クラッド１２、及び基部１１を分断して、下部カバープレート２の上面まで延びる。第１チップの断面に対して平行な第１分断グルーヴ４１を形成するために、第１チップ１全体がフォトエッチング方法を利用して分断されてよい。ここで、第１分断グルーヴ４１の中央部には、ＷＤＭ５が配置され、かつ第１分断グルーヴ４１の残りの部分は、遮光素材（例えば、黒色の粘着剤）で満たされて、ＷＤＭ５の両端から漏れ出る迷光が遮断される。それにより、光モジュールのクロストークをさらに減少させる。

以下、光モジュールとしてＰＬＣ光モジュールを使用し、かつ第１チップとしてＰＬＣチップを使用して説明がなされるが、これは、唯一の実施形態ではない。光モジュールは、別のタイプの光モジュールであってよく、また、チップは、別のタイプのチップであってよい。

第２実施形態
図４に示されるように、第１実施形態との差異は、この実施形態における第１分割グルーヴ４１は、ＰＬＣチップ１の断面に斜交するという点にある。ここで、ＷＤＭ５は、第１分割グルーヴ４１の側端に配置され、かつ第１分割グルーヴ４１の残りの部分は、遮光素材で満たされる。換言すれば、遮光素材は、第１分割グルーヴ４１の一端だけに提供される。したがって、遮光素材の充填及びＰＬＣ光モジュールの製造が容易となる。それに対応して、第１ＰＤ２１に結合される導波路コアは、ストレート導波路コアとして構成され、かつストレート導波路コアは、ＰＬＣチップ１の断面に直交する。したがって、第１ＰＤ２１が第１ＬＤ５１から逸れる距離が増大し、第１ＰＤ２１が第１ＬＤ５１の直接放射方向から離れる。それにより、クロストークをさらに減少させる。

第３実施形態
図５及び図６に示されるように、図５における第１分割グルーヴは、ＰＬＣチップの断面に対して平行であり、図６における第１分割グルーヴは、ＰＬＣチップの断面に斜交する。第１及び第２実施形態との差異は、この実施形態では、ＰＬＣチップ１の、第１ＬＤ５１に近接する上部クラッドは、第２上部カバープレート３２によって覆われ、かつ第１ＰＤ２１に対向する第２上部カバープレート３２の側面３４には、遮光素材が配置されるという点にある。このようにして、第１ＬＤ５１に入射する迷光を減少させ得、第１ＬＤ５１の安定した動作が可能となる。通常、第２上部カバープレート３２は、第１上部カバープレート３１と同一の構造を有する。

第４実施形態
図７に示されるように、第３実施形態との差異は、この実施形態で提供されるＰＬＣ光モジュールは、第１ＬＤ５１に近接する第２ＰＤ２２をさらに含み、かつ第２ＰＤ２２の光軸は、第１ＬＤ５１の光軸に直交するという点にある。ここで、第１ＬＤ５１によって送信された光がＷＤＭ５による反射を介して光ネットワークに入射した後に、後方散乱及び反射が生じ得、かつ後方散乱及び反射される光信号は、ネットワークの状況を反映し得るので、第２ＰＤ２２は、ＰＬＣ光モジュールによってアクセスされる光ネットワークを監視するために、光信号のこのような部分の受信に使用される。同様に、第２ＰＤ２２に対して第１ＬＤ５１によって生成されるクロストークを減少させることを目的として、第２ＰＤ２２の光導波路と第１ＬＤ５１の光導波路との間に、第２分割グルーヴ４２が追加され、そこに黒色の粘着剤又はその他の遮光素材が充填されて、第１ＬＤ５１から第２ＰＤ２２に入射する迷光が遮断される。さらに、第２分割グルーヴ４２は、第２上部カバープレート３２、上部クラッド１４、サンドイッチ層１３、下部クラッド１２、及び基部１１を上端から下端まで横断して、下部カバープレート２の上面まで延びる。このようにして、クロストークの削減効果はより良好となる。

ＰＬＣ光モジュールの設計及び製造を容易にするために、第１ＬＤ５１に結合される導波路コアは、第２ＰＤ２２に結合される導波路コアに交差し、その交差ポイントは、第２上部カバープレート３２の内部に位置するとともに、第１ＰＤ２１に対向する第２上部カバープレート３２の側面３４に近接する。さらに、第２分割グルーヴ４２は、ＰＬＣチップ１の断面にさらに斜交し、その側端は、交差ポイントに近接する。

第５実施形態
図８に示されるように、第４実施形態との差異は、この実施形態で提供されるＰＬＣ光モジュールは、第２ＬＤ５２をさらに含むという点にある。第２ＬＤ５２及び第１ＰＤ２１は、ＰＬＣチップ１の同一の側端に位置し、かつ両者の光軸は、互いに平行である。第２ＬＤ５２によって送信される試験信号の波長は、第１ＬＤ５１によって送信される試験信号の波長とは異なり、ここで、特定の試験原理は、第４実施形態における第１ＬＤ５１及び第２ＰＤ２２のものと同様である。光ネットワークにおける異なる波長の拡散特性は、異なっているので、異なる波長の信号という利点は、ネットワークの異なる状況の監視に用いられて、ネットワーク検出機能を完成させる。同様に、第１ＰＤ２１に対して第２ＬＤ５２によって生成されるクロストークを減少させることを目的として、第２ＬＤ５２の光導波路と第１ＰＤ２１の光導波路との間に、第３分割グルーヴ４３が追加され、そこに黒色の粘着剤又はその他の遮光素材が充填されて、第２ＬＤ５２から第１ＰＤ２１に入射する迷光が遮断される。さらに、第３分割グルーヴ４３は、第１上部カバープレート３１、上部クラッド１４、サンドイッチ層１３、下部クラッド１２、及び基部１１を上端から下端まで横断して、下部カバープレート２の上面まで延びる。このようにして、クロストークの削減効果はより良好となる。

この実施形態では、ＰＬＣ光モジュールの設計及び製造を容易にするために、第１ＰＤ２１に結合される導波路コアは、第２ＬＤ５２に結合される導波路コアに交差し、その交差ポイントは、第１上部カバープレート３１の外部に位置する。さらに、第３分割グルーヴ４３は、ＰＬＣチップ１の断面に直交する。ここで、下部カバープレート２上に各ＬＤ及びＰＤを配置し、かつＰＬＣモジュールに各ＬＤ及びＰＤを接続するために、下部カバープレート２が拡張されるべきか、又は能動的な結合接着（glue）及び受動的な結合貼合せ（paster）の方法が採用される、ということに留意されたい。

第６実施形態
図９に示されるように、図９は、本発明の一実施形態による光ネットワークシステムの概略的な構成図である。具体的には、光ネットワークシステムは、光回線終端装置（Optical Line Terminal，ＯＬＴ）と、ビームスプリッタ（Splitter）と、光ネットワークユニット（Optical Network Unit，ＯＮＵ）９１とを含む。ビームスプリッタ９２及び基幹光ファイバ９３は、光分配ネットワーク（Optical Distribution Network，ＯＤＮ）を構成する。複数の光ネットワークユニット９１は、光ファイバ９４を介してビームスプリッタ９２に接続されるとともに、収束後に、基幹光ファイバ９３を介して光回線終端装置９５（ローカル側）に接続される。複数の光ネットワークユニット９１は、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）方法によって基幹光ファイバ９３を共用する。

さらに、光回線終端装置９５は、第１ないし第５実施形態による光モジュールを含む。

さらにまた、光ネットワークユニット９１は、第１ないし第５実施形態による光モジュールを含む。

光モジュールにおいて、第１チップは、下部カバープレート上に配置され、かつ第１チップの、第１ＰＤに近接する上部クラッドは、第１上部カバープレートによって覆われる。第１分割グルーヴは、第１チップを２つの部分に分割し、かつ第１分割グルーヴの内部には、第１チップの上部クラッド、サンドイッチ層、下部クラッド、及び基部の内部に伝わる迷光を遮断するよう、ＷＤＭ及び遮光素材が配置される。第１ＬＤに対向する第１上部カバープレートの側面には、第１チップの表面に伝わる迷光を遮断するよう、遮光素材が配置される。それにより、第１ＰＤに入射する迷光を遮断し、光モジュールのクロストークを著しく減少させる。さらに、ＰＬＣ光モジュールは、単純な構造を有し、したがって、低いコストで容易に製造される。光モジュールの特定の構造及び対応する説明のために、第１ないし第５実施形態の記載が参照されてよく、その詳細は、明細書中で繰り返して説明されない。

以上の記載は、本発明の例示的な実施形態に過ぎず、本発明を限定することを意図しない。本発明の精神及び原理の範囲内でなされる任意の修正、均等な置換、及び改良は、本発明の保護範囲内にある。

１ 第１チップ
２ 下部カバープレート
５ 波長分割多重化器（ＷＤＭ）
１１ 基部
１２ 下部クラッド
１３ サンドイッチ層
１４ 上部クラッド
２１ 第１フォトダイオード（ＰＤ）
２２ 第２フォトダイオード（ＰＤ）
３１ 第１上部カバープレート
３２ 第２上部カバープレート
３３ 第１上部カバープレートの側面
３４ 第２上部カバープレートの側面
４１ 第１分割グルーヴ
４２ 第２分割グルーヴ
４３ 第３分割グルーヴ
５１ 第１レーザーダイオード（ＬＤ）
５２ 第２レーザーダイオード（ＬＤ）
９１ 光ネットワークユニット（ＯＮＵ）
９２ ビームスプリッタ
９３ 基幹光ファイバ
９４ 光ファイバ
９５ 光回線終端装置（ＯＬＴ）

Claims (8)

1. 光モジュールであって、
   第１チップと、
   第１レーザーダイオード（ＬＤ）と、
   前記第１ＬＤに対向して配置された第１フォトダイオード（ＰＤ）と
   を具備し、
   前記第１チップは、基部と、下部クラッドと、複数の導波路コアを有したサンドイッチ層と、上部クラッドとを含み、
   前記第１チップは、前記基部を介して下部カバープレート上に配置され、
   前記第１チップの、前記第１ＰＤに近接する前記上部クラッドは、第１上部カバープレートによって覆われ、
   前記第１チップは、第１分割グルーヴによって２つの部分に分割され、
   前記第１分割グルーヴの内部には、波長分割多重化器（ＷＤＭ）及び遮光素材が配置され、
   前記第１ＬＤに対向する前記第１上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置され、
   前記第１チップの、前記第１ＬＤに近接する前記上部クラッドは、第２上部カバープレートによって覆われ、
   前記第１ＰＤに対向する前記第２上部カバープレートの側面には、遮光素材が配置され、
   前記第１ＬＤに結合される導波路コアは、第２ＰＤに結合される導波路コアに交差し、
   当該交差する交差ポイントは、前記第２上部カバープレートの下方に位置するとともに、前記第１ＰＤに対向する前記第２上部カバープレートの側面に近接する、光モジュール。
2. 前記第１分割グルーヴは、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を分断して、前記下部カバープレートの上面まで延び、
   前記ＷＤＭは、前記第１分割グルーヴの中央部に配置され、
   前記第１分割グルーヴの残りの部分は、前記遮光素材で満たされる、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記第１分割グルーヴは、前記第１チップの端面に斜交し、
   前記ＷＤＭは、前記第１分割グルーヴの側端に配置され、
   前記第１分割グルーヴの残りの部分は、前記遮光素材で満たされ、
   前記第１ＰＤに結合される導波路コアは、ストレート導波路コアであり、
   前記ストレート導波路コアは、前記第１チップの前記端面と直交する端面に直交する、請求項１又は２に記載の光モジュール。
4. 前記第１ＬＤに近接する第２ＰＤをさらに具備し、
   前記第２ＰＤの光軸は、前記第１ＬＤの光軸に直交し、
   前記第２ＰＤと前記第１ＬＤとの間には、遮光素材で満たされた第２分割グルーヴが配置され、
   前記第２分割グルーヴは、前記第２上部カバープレート、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を上端から下端まで横切って、前記下部カバープレートの上面まで延びる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光モジュール。
5. 第２分割グルーヴは、前記第１チップの端面に斜交し、
   前記第２分割グルーヴの側端は、前記交差ポイントに近接する、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光モジュール。
6. 第２ＬＤをさらに具備し、
   前記第２ＬＤ及び前記第１ＰＤは、前記第１チップの同一の側端に位置し、
   前記第２ＬＤの光軸及び前記第１ＰＤの光軸は、互いに平行であり、
   前記第２ＬＤと前記第１ＰＤとの間には、遮光素材で満たされた第３分割グルーヴが配置され、
   前記第３分割グルーヴは、前記第１上部カバープレート、前記上部クラッド、前記サンドイッチ層、前記下部クラッド、及び前記基部を上端から下端まで横切って、前記下部カバープレートの上面まで延びる、請求項４又は５に記載の光モジュール。
7. 前記第１ＰＤに結合される導波路コアは、前記第２ＬＤに結合される導波路コアに交差し、
   当該交差する交差ポイントは、前記第１上部カバープレートの外部に位置し、
   前記第３分割グルーヴは、前記第１チップの端面に直交する、請求項６に記載の光モジュール。
8. 光ネットワークシステムであって、
   光回線終端装置と、
   光分配ネットワークと、
   光ネットワークユニットと
   を具備し、
   前記光回線終端装置は、前記光分配ネットワークを介して各光ネットワークユニットに接続され、
   前記光回線終端装置及び／又は前記光ネットワークユニットには、請求項１ないし７のいずれか一項に記載の光モジュールが採用される、光ネットワークシステム。