JP7121289B2 - 波長選択型光受信装置 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば光アクセスシステムに適用可能な波長選択型光受信装置に関する。
ＦＴＴＨ（Fiber To The Home）やモバイルサービスにおける高速インターネットの利用者数は上昇し続け、高速インターネットは人々の生活に不可欠になっている。ところが、ＦＴＴＨ、モバイルサービス等のネットワークはサービス毎に独立して構築されているため、ＦＴＴＨ、モバイルサービス等を構成するネットワークの運用が非効率になっている。
ＦＴＴＨ、モバイルサービス等のネットワークの運用を効率化するために、１つのシステムで複数のサービスを収容する光アクセスシステムが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。また、複数のサービスを収容可能なアクセスネットワークを実現するために、複数の波長を用いるＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）／ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）－ＰＯＮ（Passive Optical Networks）が、ＩＴＵ－Ｔ（International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector）にて標準化されている（例えば、非特許文献２参照）。
ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮでは、互いに異なる波長チャネルを有する複数の光信号が波長多重されて伝送されている。ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮを実現するためには、複数の波長チャネルの中から所望の波長の光信号のみを受信可能な光受信装置が必要とされる。また、ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮでは、状況に応じて送受信波長を変更することが想定され、光受信装置には波長選択機能が必要とされる。
所望の波長の光信号のみを選択して受信可能にするために、ＷＤＭ／ＴＤＭ－ＰＯＮ用の光受信装置には、波長可変フィルタが実装されている。波長可変フィルタには、例えば、所望の波長帯のみを透過する光バンドパスフィルタが含まれる。
S. Kimura, "WDM/TDM-PON Technologies for Future Flexible Optical Access Networks,"15th OptoElectronics and Communications Conference (OECC 2010) Tech. Digest, 6A1-1(Invited), pp. 14-15 (2010).
ITU-T G-SERIES RECOMMENDATIONS: TRANSMISSION SYSTEMS AND MEDIA, DIGITAL SYSTEMS AND NETWORKS (Digital sections and digital line system - Optical line systems for local and access networks) (2013).
従来の波長選択型光受信装置には、透過型の波長可変フィルタが用いられることが多い。透過型の波長可変フィルタでは、所望の波長の光は透過され、所望の波長以外の波長の光は反射される。しかしながら、波長可変フィルタで反射された光は、光受信装置の内部で乱反射され、迷光となり、雑音の原因になり得るという問題があった。また、このような迷光に起因する雑音によって波長選択型光受信装置の受信特性が劣化するという問題があり、受信特性の改善が求められていた。
図８に、従来の波長選択型光受信装置の一例である波長選択型光受信装置９０の構成を示す。図８に示す光ファイバ１０１のコア１０２の出射面１０３から、波長多重光信号２０３が出射される。光軸２０５に沿って拡散する波長多重光信号２０３は、集光レンズ１１１に入射し、光軸２０５に沿って出射され、受光素子２１で受光される。集光レンズ１１１の焦点距離及び集光レンズ１１１から受光素子２１までの距離は、ビームウエスト２１１（即ち、集光点）が受光素子２１の受光面２２に位置するように決定されている。波長多重光信号２０３のうち受信対象の光信号２０１は、任意のデータによって変調されており、受光素子２１にて電気信号に変換された後、データとして復号される。
光ファイバ１０１から出力される波長多重光信号２０３は、複数の波長又は波長帯（以下、単に波長という場合がある）の光を含んでいる。１つの波長を１つの波長チャネルとして、互いに異なる複数の波長の光は、各波長チャネルに応じたデータで符号化されている。波長多重光信号２０３に含まれる複数の波長の光が同時に受光素子２１に入射すると、データが混合してしまい、受信対象のデータを正確に復号できない。波長多重光信号２０３のうち所望の波長の光信号２０１のみを受光可能とするため、波長選択型光受信装置９０には、光軸２０５における集光レンズ１１１と受光素子２１との間に、光信号２０１の波長のみを透過する光フィルタ６１が設けられている。光フィルタ６１は、例えば、誘電体多層膜で形成された波長フィルタである。波長多重光信号２０３のうち光信号２０１の波長以外の波長の光信号２０２は、光フィルタ６１によって反射され、受光素子２１に入射しない。
波長選択型光受信装置９０では、受光素子２１が基台３１の設置面３２に設けられている。また、設置面３２にキャップ（筐体）９１が設けられ、受光素子２１及び光フィルタ６１は設置面３２及びキャップ９１に囲まれている。キャップ９１において設置面３２に対向する壁面９２は、集光レンズ１１１と光フィルタ６１との間に位置している。壁面９２には、波長多重光信号２０３の通過領域２１３と略同じ大きさの窓２２１が設けられている。集光レンズ１１１から出射される波長多重光信号２０３は、窓２２１を通り、光フィルタ６１に入射する。上述の構成によれば、光信号２０１，２０２の混合を防ぐことができ、受光素子２１から出力される電気信号から光信号２０１のデータを復号できる。
前述のように、光信号２０２は、光フィルタ６１を透過せずに反射される。一般に、封止用のキャップ９１は強度を確保するためにアルミニウム等の金属で形成されているため、図８に示すように、光フィルタ６１で反射された光信号２０２は、キャップ９１の内側に再度反射される。キャップ９１の内側に反射された光信号２０２は迷光２０７となり、受光素子２１に入射し、光信号２０１からデータを復号する際の雑音を発生させる要因となる。波長多重光信号２０３に含まれる波長の数が多い程、波長チャネルの数を拡大できる。その一方、迷光２０７のパワーは光信号２０２の波長の数に応じて大きくなる。このように、キャップ９１の内側に反射される光信号２０２は、大きな雑音源になる。つまり、キャップ９１の内側に反射される光信号２０２は、波長選択型光受信装置９０の受信特性を大きく劣化させる要因になる。
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、波長可変フィルタ（光フィルタ）で反射された光による迷光の発生を防ぎ、受信特性の改善を可能とする波長選択型光受信装置を提供する。
本発明の波長選択型光受信装置は、第１光信号を電気信号に変換して前記電気信号を出力する受光素子と、前記受光素子が設けられた基台と、前記基台に設置されて前記基台と共に前記受光素子を囲み、前記第１光信号を含み且つ前記第１光信号の第１波長とは異なる波長の第２光信号を含む第３光信号を通す第１窓が設けられた筐体と、前記第３光信号の光軸に沿って前記第１窓と前記受光素子との間の前記筐体の内部に配置され、入射する前記第３光信号のうち、前記第１光信号を前記受光素子に向けて出射し、且つ前記第２光信号を前記第３光信号の進行方向の手前側に反射する第１光フィルタと、を備え、前記筐体に前記第２ 光信号を通す第２窓が設けられ、前記第１窓は、前記筐体において前記第３光信号の通過領域に形成された第１の開口、又は前記筐体において前記第３光信号の通過領域に、隣接する前記筐体の壁面に沿って配置された第１の板状の素材で構成され、前記第２窓は、前記筐体において前記第１光フィルタによって反射された前記第２光信号の通過領域に形成された第２の開口、又は前記筐体において前記第１光フィルタによって反射された前記第２光信号の通過領域に、隣接する前記筐体の壁面に沿って配置された第２の板状の素材で構成され、前記第１の板状の素材及び前記第２の板状の素材は前記第３光信号を透過する。
本発明の波長選択型光受信装置では、前記第１窓と前記第２窓は、前記筐体の壁面に沿って互いに隣接していてもよい。
本発明の波長選択型光受信装置では、前記第１窓と前記第２窓は、前記筐体の壁面に沿って互いに離れていてもよい。
本発明の波長選択型光受信装置では、前記第１光フィルタは、前記第１波長を任意に変更可能な波長可変フィルタであってもよい。
本発明の波長選択型光受信装置では、前記第３光信号の光軸に対する前記第１光フィルタの角度を変えることによって前記第１波長が変化してもよい。
本発明の波長選択型光受信装置は、前記第１光フィルタから出射された前記第１光信号を前記受光素子の受光面に集光する集光レンズをさらに備えてもよい。
本発明の波長選択型光受信装置は、送信光信号を出力する発光素子と、前記第３光信号の光軸に沿って前記第１窓と前記第１光フィルタとの間の前記筐体の内部に配置され、前記第３光信号を前記第１光フィルタに向けて出射し、且つ前記送信光信号を前記第１窓に向けて出射する第２光フィルタと、をさらに備えてもよい。
本発明によれば、波長可変フィルタで反射された光による迷光の発生を防ぎ、受信特性の改善を可能とする波長選択型光受信装置を提供できる。
以下、図面を参照して本発明の波長選択型光受信装置の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態の第１の態様の波長選択型光受信装置１１は、例えばＦＴＴＨ、モバイルサービス等を提供するための光アクセスシステムに用いられる。図１に示す光ファイバ１０１は、光アクセスシステムにおいて複数の波長チャネルの光を含む波長多重光信号２０３を伝送する。光ファイバ１０１のコア１０２の出射面１０３からは、互いに異なる波長又は波長帯の光を含む波長多重光信号２０３が出射される。波長多重光信号２０３に含まれる互いに異なる波長又は波長帯の光には、互いに異なる波長チャネルが割り当てられている。波長多重光信号２０３に含まれる互いに異なる波長又は波長帯の光は、各波長チャネルに応じたデータで符号化されている。
本発明の第１実施形態の第１の態様の波長選択型光受信装置１１は、例えばＦＴＴＨ、モバイルサービス等を提供するための光アクセスシステムに用いられる。図１に示す光ファイバ１０１は、光アクセスシステムにおいて複数の波長チャネルの光を含む波長多重光信号２０３を伝送する。光ファイバ１０１のコア１０２の出射面１０３からは、互いに異なる波長又は波長帯の光を含む波長多重光信号２０３が出射される。波長多重光信号２０３に含まれる互いに異なる波長又は波長帯の光には、互いに異なる波長チャネルが割り当てられている。波長多重光信号２０３に含まれる互いに異なる波長又は波長帯の光は、各波長チャネルに応じたデータで符号化されている。
出射面１０３から出射される波長多重光信号２０３の光軸２０５に沿って、出射面１０３より波長多重光信号２０３の進行方向の前方に、集光レンズ１１１及び波長選択型光受信装置１１が配置されている。出射面１０３から出射される波長多重光信号２０３は、光軸２０５に沿って拡散し、集光レンズ１１１に入射する。集光レンズ１１１から出射される波長多重光信号２０３は、光軸２０５に沿って集光する。
図１に示すように、波長選択型光受信装置１１は、受光素子２１、基台３１、筐体４１、光フィルタ（第１光フィルタ）６１を備えている。
受光素子２１は、集光レンズ１１１から出射される波長多重光信号（第３光信号）２０３のうち受信対象の波長チャネルの光信号（第１光信号）２０１を受光し、光信号２０１を電気信号に変換し、変換した電気信号を出力する。受光素子２１は、例えばフォトダイオードである。
受光素子２１は、基台３１の所定の設置面３２に設けられている。基台３１の設置面３２とは反対側且つ筐体４１の外側の電極面３９には、受光素子２１から出力された電気信号を基台３１の外部に出力する一対の電極３３－１，３３－２が設けられている。受光素子２１と電極３３－１，３３－２とは、電気的に接続されている。また、電極面３９には、光フィルタ６１を回転させるアクチュエータ（図示せず）を駆動するための一対の電極３４－１，３４－２が設けられている。アクチュエータと電極３４－１，３４－２とは、電気的に接続されている。基台３１は、例えば回路基板や金属基板であってもよく、光アクセスシステムにおける波長選択型光受信装置１１以外の装置の一部であってもよい。光軸２０５における集光レンズ１１１と受光素子２１との距離は、集光レンズ１１１の焦点距離に応じて、光信号２０１のビームウエスト２１１が受光素子２１の受光面２２に位置するように決定されている。
筐体４１は、基台３１に設置され、受光素子２１が設けられている領域を含めて設置面３２の少なくとも一部を封止し、基台３１と共に受光素子２１を囲む。筐体４１は、設置面３２に接する開口を有する無底の箱状に形成され、壁面４２を頂面として壁面４４，４５を構成する例えば円筒形の側壁面を有する。
筐体４１において設置面３２に対向し且つ光軸２０５に交差する壁面４２には、波長多重光信号２０３を通す窓（第１窓）５１が設けられている。波長多重光信号２０３は、光信号２０１と光信号２０１の第１波長とは異なる波長の光信号（第２光信号）２０２とを含む。窓５１は、壁面４２に沿った波長多重光信号２０３の通過領域２１３と略同じ大きさを有する。
光フィルタ６１は、光軸２０５に沿って窓５１と受光素子２１との間の筐体４１の内部４３に配置されている。光フィルタ６１は、入射する波長多重光信号２０３のうち、光信号２０１を受光素子２１に向けて出射し、且つ光信号２０２を波長多重光信号２０３の進行方向の手前側に反射する。つまり、光フィルタ６１は、波長選択型光受信装置１１の波長選択機能を発現するために設けられている。
光フィルタ６１は、光信号２０１を受光素子２１に向けて出射し、光信号２０２を波長多重光信号２０３の進行方向の手前側に反射する光学素子であれば特に限定されないが、例えば誘電体多層膜、反射型回折格子である。第１の態様では、光フィルタ６１は、第１波長に合わせて作成された誘電体多層膜であると想定する。また、光フィルタ６１は、光信号２０１を受光素子２１に向けて出射できれば、バントパスフィルタ、特定の波長より長い又は短い波長の光のみを透過するロングパスフィルタ又はショートパスフィルタ等であってもよい。
光フィルタ６１の入射面６２は、光軸２０５及び光軸２０５に直交する方向に対して傾斜している。このように光フィルタ６１が配置されているため、光フィルタ６１から反射される光信号２０２は、波長多重光信号２０３の進行方向の手前側に、且つ光軸２０５と入射面６２との交点を中心として光軸２０５に対して所定の角度をなす方向に反射される。
壁面４２には、窓５１に加えて窓（第２窓）５２が設けられている。窓５２は、壁面４２に沿った光信号２０２の通過領域２１２と略同じ大きさを有する。第１の態様では、壁面４２に沿った方向において、光信号２０２が波長多重光信号２０３に隣り合った領域を通るため、通過領域２１２，２１３が互いに隣り合っている。図１では、窓５１，５２は壁面４２に沿って互いに隣接し、１つの大きな窓５３を構成する例を示している。
窓５１，５２以外の筐体４１は、受光素子２１の雑音の要因のなりうる外部からの光を遮断可能な素材で形成されている。このような素材として、例えばアルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）等の金属、セラミック等が挙げられる。
窓５１，５２は、波長多重光信号２０３の波長帯の光を透過する板状の素材（第１の板状の素材、第２の板状の素材）で形成されている。波長多重光信号２０３の波長帯が１２６０ｎｍ以１６５０ｎｍ以下であれば、窓５１，５２の素材として、例えば石英ガラス、ＢＫ－７等が挙げられる。前述の条件が満たされれば、窓５１，５２の素材は互いに異なっていてもよい。なお、窓５１，５２，５３は、板状の素材等を備えなくてもよく、壁面４２に形成された開口（第１の開口、第２の開口）であってもよい。
以上説明した波長選択型光受信装置１１によれば、窓５１に加えて窓５２が設けられ、窓５３が通過領域２１２，２１３を合わせた大きさを有するので、光フィルタ６１によって反射された光信号２０２は内部４３に反射することなく、筐体４１の外部に出射される。このことによって、内部４３における迷光の発生を防ぎ、波長選択型光受信装置１１の受信特性の劣化を抑えることができる。波長選択型光受信装置１１では、光ファイバ１０１から出射された波長多重光信号２０３を受光素子２１に対して集光させているため、光フィルタ６１によって反射された光信号２０２も光軸に沿って集光される。そのため、通過領域２１２，２１３を合わせた大きさ以上に窓５３を極端に大きくすることなく、内部４３における迷光の発生を防ぎ、波長選択型光受信装置１１の受信特性の劣化を抑えることができる。
誘電体多層膜で形成された光フィルタ６１は、入射する波長多重光信号２０３に対して光軸２０５となす角度を調整することによって、透過する波長帯を制御できる波長可変フィルタである。このような波長可変フィルタを光フィルタ６１として用いる場合は、波長可変フィルタの最大動作角、及び光信号２０２の光軸が光軸２０５に対してなす角度に合わせて、窓５２，５３の大きさが決まる。
光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度が変化すると、光フィルタによって反射される光信号２０２の光路は、変化前と変化後との光フィルタ６１の角度差の略２倍程度、変化する。図２に示すように、光軸２０５と光フィルタ６１の入射面６２とがなす角度（以下、光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度）が図１に示す角度より小さくなると、通過領域２１２は大きくなり、通過領域２１２，２１３の離間距離も大きくなる。このことをふまえ、窓５２の大きさが通過領域２１２の大きさ及び光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度に合わせて調節、最適設計されることによって、光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度や光フィルタ６１の姿勢が変化しても、内部４３における迷光の発生を抑制できる。
光フィルタ６１が第１波長を任意に変更可能な波長可変フィルタであることによって、波長多重光信号２０３に含まれる光の波長帯や第１波長が変わっても、波長選択型光受信装置１１の構成を大きく変更することなく、光アクセスシステムで活用できる。
また、光フィルタ６１の光軸２０５に対する角度を変えることによって第１波長が変化することによって、受光対象の第１波長を容易に変更できる。
続いて、本発明の第１実施形態の第２の態様の波長選択型光受信装置１２について説明する。図３に示すように、波長選択型光受信装置１２は、波長選択型光受信装置１１と同様の構成を備えている。波長選択型光受信装置１２では、壁面４２に沿う方向において、通過領域２１２，２１３の離間距離が波長選択型光受信装置１１に比べて大きく、光学的に見て通過領域２１２，２１３が互いに隣り合っているとはいえない。このことをふまえ、窓５３において、通過領域２１２，２１３の間、即ち窓５１，５２の間であって波長多重光信号２０３及び光信号２０２の何れも通らない領域２１４に、遮光部材５５が設けられている。
遮光部材５５は、外部からの光を遮光する、又は外部からの光を減衰させる部材である。窓５３が石英ガラスで形成されている場合、石英ガラスの領域２１４の表面に金属膜が蒸着等によって設けられていてもよい。
光フィルタ６１によって反射された光信号２０２が通過領域２１３から光学的に見てかなり大きく離れて筐体４１の壁面４２，４４，４５の何れかの特定の領域に反射される場合は、窓５２は、窓５１とは別の窓として前述の特定の領域に設けられてもよい。図３に示す通過領域２１２が通過領域２１３から光学的に見てかなり大きく離れている場合は、窓５２は、窓５１とは別の窓として設けられてもよく、遮光部材５５にあたる部分は筐体４１と同じ素材であってもよい。
上述の波長選択型光受信装置１２によれば、波長選択型光受信装置１１と同様に、内部４３における迷光の発生を防ぎ、受信特性の劣化を抑えることができる。
続いて、本発明の第１実施形態の第３の態様の波長選択型光受信装置１３について説明する。図４に示すように、波長選択型光受信装置１３は、波長選択型光受信装置１２と同様の構成を備えている。但し、波長選択型光受信装置１２では、実装精度の関係で、実装時に光フィルタ６１が本来の設置位置から僅かにずれる場合が考えられるが、その場合、光フィルタ６１の位置のずれによって、光フィルタ６１から反射された光信号２０２の一部が窓５２を通らずに、壁面４２，４４，４５の何れかで内部４３に反射され、迷光２０７が僅かに生じる。
波長選択型光受信装置１３では、光軸２０５上の設置面３２に凹み３５が形成されている。設置面３２に沿う方向において、凹み３５の幅は、受光素子２１の幅及び光信号２０１の通過領域２１５より大きい。凹み３５の深さは、受光素子２１の高さより大きい。
受光素子２１は、凹み３５の底面３６に配置されている。凹み３５の開口には、設置面３２と略面一となるようにカバー３８を設けてもよい。その場合、カバー３８は、光信号２０１の波長の光を透過する板状の素材で形成する。カバー３８の素材は、例えば石英ガラス、ＢＫ－７等である。
上述の波長選択型光受信装置１３によれば、内部４３に僅かな迷光２０７が生じたとしても、凹み３５の周囲の設置面３２及び凹み３５の側面３７によって、迷光２０７が受光面２２に到達することを防止できる。したがって、波長選択型光受信装置１３によれば、波長選択型光受信装置１２に比べて受信特性の劣化を抑えることができる。
凹み３５の形成及び底面３６への受光素子２１の配置は、波長選択型光受信装置１１に適用してもよい。その場合であっても、波長選択型光受信装置１１に比べて波長選択型光受信装置の受信特性の劣化を抑えることができるという効果が得られる。
続いて、本発明の第１実施形態の第４の態様の波長選択型光受信装置１４について説明する。図５に示すように、波長選択型光受信装置１４では、波長選択型光受信装置１１の構成において、集光レンズ１１１に替えてコリメートレンズ１１２が設けられている。コリメートレンズ１１２は、出射面１０３から波長多重光信号２０３の進行方向の前方にコリメートレンズ１１２の焦点距離だけ離れた光軸２０５上に配置されている。光軸２０５に沿う方向において、光フィルタ６１と受光素子２１との間には新たに集光レンズ１１３が設けられている。光軸２０５における受光面２２からの集光レンズ１１３の距離は、集光レンズ１１３の焦点距離に応じて、光信号２０１のビームウエスト２１１が受光面２２に位置するように決定されている。
波長選択型光受信装置１４では、出射面１０３から出射された波長多重光信号２０３は、コリメートレンズ１１２によりコリメートされた後、窓５１を通り、内部４３に入射する。内部４３に入射した波長多重光信号２０３は、コリメートされた状態で光フィルタ６１に入射する。光フィルタ６１を透過して光フィルタ６１から波長多重光信号２０３の進行方向の前方に出射された光信号２０１は、コリメートされた状態で集光レンズ１１３に入射し、集光レンズ１１３によって受光面２２上で集光する。一方、光フィルタ６１によって反射された光信号２０２は、コリメートされた状態で窓５２を通り、筐体４１の外部に出射する。
波長選択型光受信装置１４では、壁面４２に沿って通過領域２１３，２１２が互いに重なっているが、波長選択型光受信装置１１と同様に窓５１，５２は１つの窓５３で構成可能である。窓５２，５３の大きさは、光フィルタ６１の最大動作角、及び光信号２０２の光軸が光軸２０５に対してなす角度に合わせて決まる。
上述の波長選択型光受信装置１４によれば、波長選択型光受信装置１１と同様に、内部４３における迷光の発生を防ぎ、受信特性の劣化を抑えることができる。
なお、上述のように通過領域２１３，２１２が互いに重ならず、同じ壁面４２に沿ってある程度の距離で離れている場合は、波長選択型光受信装置１２と同様に、通過領域２１２，２１３の間、即ち窓５１，５２の間であって波長多重光信号２０３及び光信号２０２の何れも通らない領域に、遮光部材５５と同様の部材が設けられもよい。
続いて、本発明の第１実施形態の第５の態様の波長選択型光受信装置１５について説明する。図６に示すように、波長選択型光受信装置１５では、波長選択型光受信装置１４の構成において、光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度が調整され、波長選択型光受信装置１４の角度より小さくなっている。
光軸２０５に対する光フィルタ６１の角度は、通過領域２１２が通過領域２１３から光学的に見てかなり離れて壁面４５に位置するように調整されている。このことによって、窓５２は、窓５１とは別の窓として、壁面４５に沿って通過領域２１２に設けられている。
上述の波長選択型光受信装置１５によれば、光信号２０２は光フィルタ６１によって壁面４５に向けて反射され、窓５２を通り、筐体４１の外部に出射するため、壁面４５で内部４３に反射することなく、内部４３における迷光の発生を防止できる。このことによって、波長選択型光受信装置１５の受信特性の劣化を抑えることができる。また、窓５１，５２をそれぞれ筐体４１における異なる壁面４２，４５に設けることによって、筐体４１を小型化できる。
なお、第１～３の態様においては、集光レンズ１１１を、第４，５の態様においては、コリメートレンズ１１２を、それぞれ筐体４１の内部４３に配置してもよい。
なお、第１～３の態様においては、集光レンズ１１１を、第４，５の態様においては、コリメートレンズ１１２を、それぞれ筐体４１の内部４３に配置してもよい。
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態の波長選択型光送受信装置（波長選択型光受信装置）１６について説明する。波長選択型光送受信装置１６は、第１実施形態の波長選択型光受信装置１１等と同様に、例えばＦＴＴＨ、モバイルサービス等を提供するための光アクセスシステムに用いられる。波長選択型光送受信装置１６は、受光素子２１、基台３１、光フィルタ（第１光フィルタ）７１、集光レンズ１１３に加え、発光素子２、基台３、筐体４１に替わる筐体４６、コリメートレンズ１１２，集光レンズ１１４、光フィルタ（第２光フィルタ）７２を備えている。
次に、本発明の第２実施形態の波長選択型光送受信装置（波長選択型光受信装置）１６について説明する。波長選択型光送受信装置１６は、第１実施形態の波長選択型光受信装置１１等と同様に、例えばＦＴＴＨ、モバイルサービス等を提供するための光アクセスシステムに用いられる。波長選択型光送受信装置１６は、受光素子２１、基台３１、光フィルタ（第１光フィルタ）７１、集光レンズ１１３に加え、発光素子２、基台３、筐体４１に替わる筐体４６、コリメートレンズ１１２，集光レンズ１１４、光フィルタ（第２光フィルタ）７２を備えている。
光フィルタ７２は、光軸２０５において窓５１と受光素子２１との間の筐体４６の内部に配置され、入射する波長多重光信号２０３の波長帯（第２波長帯）の光を反射（又は透過）し、且つ入射する送信光信号２３１の波長帯の光を透過（又は反射）する。
光フィルタ７１は、光軸２０５に沿って光フィルタ７２と受光素子２１との間の筐体４６の内部に配置されている。光フィルタ７１は、光フィルタ７２から出射される波長多重光信号２０３のうち受光対象の光信号２０１を受光素子２１に向けて出射し、且つ光信号２０２を窓５２に反射する。光フィルタ７１は、第１波長の光信号２０１のみを透過するバンドパスフィルタである。
コリメートレンズ１１２は、窓５１から筐体４６の内部に入射する波長多重光信号２０３をコリメートして光フィルタ７２に向けて出射する。
発光素子２には、直接変調型のレーザ又はＥＡ（Electro absorption）変調器等を用いた外部変調型のレーザが用いられる。
筐体４６は、例えばＴ字型に形成されている。筐体４６の形状は、波長多重光信号２０３、光信号２０１，２０２及び送信光信号２３１の進路に合わせて適宜決められる。筐体４６には、互いに異なる壁面４９，４５のそれぞれに窓５１，５２のそれぞれが設けられている。
光ファイバ１０１のコア１０２の出射面１０３から出射される波長多重光信号２０３は、コリメートレンズ１１２によってコリメートされた後、光フィルタ７２の面７４によって反射される。反射された波長多重光信号２０３は、第１実施形態において光フィルタ６１に入射する波長多重光信号２０３と同様に、光フィルタ７１に入射する。光フィルタ７１を透過した光信号２０１は、コリメートされた状態で集光レンズ１１３に入射し、集光レンズ１１３から出射されつつ受光素子２１に向けて集光する。受光素子２１で受光された光信号２０１は、電気信号に変換され、データとして復号化される。
一方、送信光信号２３１は、発光素子２において所定の電気信号から光信号に変換され、発光素子２から出射される。発光素子２から出射される送信光信号２３１は、光フィルタ７２における面７４とは反対側の面７５から波長多重光信号２０３の進行方向とは逆向きに光フィルタ７２に入射し、光フィルタ７２を透過する。光フィルタ７２を透過した送信光信号２３１は、コリメートレンズ１１２により集光し、コア１０２に入射し、光ファイバ１０１で伝送される。
波長多重光信号２０３に含まれる複数の波長の光が同時に受光素子２１に入射すると、複数の光信号が混合し、受信対象のデータを正確に復号できない。波長選択型光送受信装置１６では、光フィルタ７１が設けられているため、波長多重光信号２０３に含まれる光信号２０１のみが光フィルタ７１を透過し、受光素子２１によって受光される。このことによって、受光素子２１への光信号２０２の入射及び複数の波長チャネルの光信号の混合を防止できる。また、受光素子２１で電気信号に変換された光信号２０１からデータを正確に復号できる。
また、波長多重光信号２０３に含まれる光信号２０１の波長とは異なる波長の光信号２０２は、光フィルタ７１によって波長多重光信号２０３の進行方向の後方に反射され、窓５２を通り、筐体４６の外部に出射される。このことによって、筐体４６の内部において光信号２０２による迷光の発生を防止し、受光素子２１への迷光の入射を防止できる。筐体４６が金属等の素材で形成されているため、従来のように光信号２０２が筐体４６の内部に反射されると、迷光が生じ、受光素子２１で受光され、データの復号化の際に雑音の要因になる。光信号２０２に含まれる波長の数が増える程、迷光のパワーが大きくなるため、従来では筐体４６の内部に反射される光信号２０２が受信時の大きな雑音源になっていた。また、筐体４６の内部に反射される光信号２０２によって、従来の波長選択型光送受信装置の受信特性が著しく劣化していた。
即ち、波長選択型光送受信装置１６では、光フィルタ７１によって反射された光信号２０２が筐体４６の壁面４５に照射される部分に窓５２が設けられている。窓５２が形成されることによって、光フィルタ７１によって反射された光信号２０２は、壁面４５で反射することなく筐体４６の外部に排出される。このことによって、筐体４６の内部における迷光の発生を防ぎ、波長選択型光送受信装置１６の受信特性の劣化を抑えることができる。
なお、波長選択型光送受信装置１６では、コリメートレンズ１１２が筐体４６の外部且つ窓５１と出射面１０３との間に配置されてもよい。また、ＷＤＭ技術を適用して送信光信号２３１の波長を可変とする場合、発光素子２としてＤＦＢ（distributed feedback）レーザや、ＤＢＲ（distributed-Bragg reflector）レーザ等の波長可変機能を有するレーザが用いられてもよい。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。本発明の構成を備えれば、目的及び効果を達成できる範囲内での変形や改良が、可能になっている。また、本発明を実施する際における具体的な構造及び形状等は、本発明の目的及び効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としてもよい。
例えば、窓５１，５２が板状の素材等を備え、筐体４１，４６の内部が閉じた状態である場合、内部に窒素等の不活性ガスが封止されてもよい。
２１…受光素子
３１…基台
４１，４６…筐体
６１，７１…光フィルタ（第１光フィルタ）
７２…光フィルタ（第２光フィルタ）
５１…窓（第１窓）
５２…窓（第２窓）
１１，１２，１３，１４，１５…波長選択型光受信装置
１６…波長選択型光送受信装置（波長選択型光受信装置）
３１…基台
４１，４６…筐体
６１，７１…光フィルタ（第１光フィルタ）
７２…光フィルタ（第２光フィルタ）
５１…窓（第１窓）
５２…窓（第２窓）
１１，１２，１３，１４，１５…波長選択型光受信装置
１６…波長選択型光送受信装置（波長選択型光受信装置）
Claims (7)
- 第１光信号を電気信号に変換して前記電気信号を出力する受光素子と、
前記受光素子が設けられた基台と、
前記基台に設置されて前記基台と共に前記受光素子を囲み、前記第１光信号を含み且つ前記第１光信号の第１波長とは異なる波長の第２光信号を含む第３光信号を通す第１窓が設けられた筐体と、
前記第３光信号の光軸に沿って前記第１窓と前記受光素子との間の前記筐体の内部に配置され、入射する前記第３光信号のうち、前記第１光信号を前記受光素子に向けて出射し、且つ前記第２光信号を前記第３光信号の進行方向の手前側に反射する第１光フィルタと、
を備え、
前記筐体に前記第２光信号を通す第２窓が設けられ 、
前記第１窓は、前記筐体において前記第３光信号の通過領域に形成された第１の開口、又は前記筐体において前記第３光信号の通過領域に、隣接する前記筐体の壁面に沿って配置された第１の板状の素材で構成され、
前記第２窓は、前記筐体において前記第１光フィルタによって反射された前記第２光信号の通過領域に形成された第２の開口、又は前記筐体において前記第１光フィルタによって反射された前記第２光信号の通過領域に、隣接する前記筐体の壁面に沿って配置された第２の板状の素材で構成され、
前記第１の板状の素材及び前記第２の板状の素材は前記第３光信号を透過す る、
波長選択型光受信装置。 - 前記第１窓と前記第２窓は、前記筐体の壁面に沿って互いに隣接している、
請求項１に記載の波長選択型光受信装置。 - 前記第１窓と前記第２窓は、前記筐体の壁面に沿って互いに離れている、
請求項１に記載の波長選択型光受信装置。 - 前記第１光フィルタは、前記第１波長を任意に変更可能な波長可変フィルタである、
請求項１又は２に記載の波長選択型光受信装置。 - 前記第３光信号の光軸に対する前記第１光フィルタの角度を変えることによって前記第１波長が変化する、
請求項４に記載の波長選択型光受信装置。 - 前記第１光フィルタから出射された前記第１光信号を前記受光素子の受光面に集光する集光レンズをさらに備える、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の波長選択型光受信装置。 - 送信光信号を出力する発光素子と、
前記第３光信号の光軸に沿って前記第１窓と前記第１光フィルタとの間の前記筐体の内部に配置され、前記第３光信号を前記第１光フィルタに向けて出射し、且つ前記送信光信号を前記第１窓に向けて出射する第２光フィルタと、
をさらに備える、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の波長選択型光受信装置。
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