JP2009158515A - Bidirectional optical module - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザダイオード(LD)が発光する波長信号光を、フォトダイオード(PD)が受光しにくい配置構成とすることにより、光クロストークのない双方向光モジュールを提供する。
【解決手段】送信光を発光する発光素子4と受信光を受光する受光素子5、並びに、波長合分波フィルタ6を搭載したステム3上に、光透過窓を有するキャップ8を封着したパッケージ2を備えた双方向光モジュールである。受光素子5は、ステム上面から凹ませて設けられた凹部12内に配置され、受光素子5の受光面がステム3の上面より突出しないように実装されている。また、前記の凹部12の側壁で、パッケージ内に生じる迷光を受光素子の受光面に入射するのを遮るようにする。
【選択図】図1A bidirectional optical module free from optical crosstalk is provided by arranging the wavelength signal light emitted from a laser diode (LD) to be difficult for a photodiode (PD) to receive.
A package in which a cap having a light transmission window is sealed on a light emitting element that emits transmission light, a light receiving element that receives reception light, and a wavelength multiplexing / demultiplexing filter. 2 is a bi-directional optical module. The light receiving element 5 is disposed in a recess 12 that is recessed from the upper surface of the stem, and is mounted so that the light receiving surface of the light receiving element 5 does not protrude from the upper surface of the stem 3. Further, stray light generated in the package is blocked from entering the light receiving surface of the light receiving element by the side wall of the recess 12.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、1つのパッケージ内に発光素子及び受光素子を搭載し、光信号の送受信に用いられる同軸型の双方向光モジュールに関する。 The present invention relates to a coaxial bidirectional optical module in which a light emitting element and a light receiving element are mounted in one package and used for transmission / reception of an optical signal.
光通信技術の進展に伴い、FTTH(Fiber To The Home)に代表される加入者系通信網(アクセス系)では、より高速で大容量の即時通信が、適切なコストで可能となるPON(Passive Optical Network)システムの導入が進んでいる。PONシステムは、一芯双方向通信方式の採用により、局側とユーザ側との間の光ファイバ伝送路のファイバ本数を減らし、メタルケーブル並みの低価格で、より高速なサービスを実現している。具体的には、1本の光ファイバで、1.31μm帯と1.55μm帯(又は1.49μm帯)の2波長で送受信を行う波長多重方式(WDM:Wavelength Division Multiplexing)である。 With the advancement of optical communication technology, PON (Passive), which enables higher-speed and large-capacity immediate communication at an appropriate cost, in the subscriber network (access system) represented by FTTH (Fiber To The Home) The introduction of the Optical Network system is progressing. The PON system adopts a single-core bidirectional communication system, reduces the number of fibers in the optical fiber transmission line between the station side and the user side, and realizes a high-speed service at the same low price as a metal cable. . Specifically, it is a wavelength division multiplexing (WDM: Wavelength Division Multiplexing) in which transmission and reception are performed with two wavelengths of a 1.31 μm band and a 1.55 μm band (or 1.49 μm band) using one optical fiber.
このようなPONシステムに用いるための一芯双方向光モジュール(Bi−D:Bi−Directional Module )では、レーザダイオード等の発光素子(以下、LDという)から出射される送信光を光ファイバに結合させる一方で、光ファイバを伝送してきた受信光をフォトダイオード等の受光素子(以下、PDという)に結合させている。光ファイバと送受信光との結合方法及び結合装置については、今までにも多くの提案がなされている。 In a single-core bidirectional optical module (Bi-D: Bi-Directional Module) for use in such a PON system, transmission light emitted from a light emitting element such as a laser diode (hereinafter referred to as LD) is coupled to an optical fiber. On the other hand, the received light transmitted through the optical fiber is coupled to a light receiving element (hereinafter referred to as PD) such as a photodiode. Many proposals have been made for a method and an apparatus for coupling an optical fiber and transmitted / received light.
従来は、送信用のLDを内蔵するCANパッケージと受信用のPDを内蔵するCANパッケージを用いた2パッケージ構造の光モジュールが、組立ても従来方法で行えるということで、開発が進められた。しかし、冒頭に記したように、低価格の要求が強い一芯双方向の通信で、更なるコストダウンを図ることが必要とされ、1つのCANパッケージ内にLDとPDの両方を内蔵させた1パッケージ構造の一芯双方向光モジュールについても、開発が進められている。 Conventionally, development has proceeded because an optical module having a two-package structure using a CAN package containing a transmission LD and a CAN package containing a reception PD can be assembled by a conventional method. However, as described at the beginning, it is necessary to further reduce the cost by single-core bidirectional communication, which has a strong demand for low prices, and both LD and PD are built in one CAN package. Development is also underway for single-core bidirectional optical modules with a single package structure.
図4は、従来の1パーケージ構造の一芯双方向光モジュールの一例で、パッケージ2は、同軸型のパッケージで形成され、ステム3に信号光を送信するLD4が冷却のためのヒートシンク部材等を介して搭載され、また、受信光を受光するPD5がサブマウント等を介して搭載される。また、ステム3上に搭載されたLD4及びPD5とその他の電子部品を封止するようにして、送信光(LD光)及び受信光を集光させるレンズ7を設けたキャップ8が取付けられる。キャップ8には、光ファイバとの接続を形成するスリーブ部材(図示せず)を位置決めして保持するホルダ9が取付け固定されている。
FIG. 4 is an example of a conventional single-core bidirectional optical module having a single package structure. The
レンズ7とLD4及びPD5の光学経路上には、送信光を反射させると共に受信光を透過させるWDMフィルタ6が配置される。LD4から出射された送信光は、WDMフィルタ6で反射され、レンズ7で集光されてホルダ9の開口9aを通って、スリーブ部材に固定されているファイバスタブ10のファイバ部10aに入射され、外部の光ファイバ伝送路に送出される。外部の光ファイバ伝送路から送られてきた受信光は、ファイバスタブ10のファイバ部10aから出射され、ホルダ9の開口9aを通ってレンズ7で集光され、WDMフィルタ6を透過してPD5に入射される。
A WDM filter 6 that reflects the transmission light and transmits the reception light is arranged on the optical path of the
LD4から出射された信号光の一部は、図5に示すように、WDMフィルタ6で反射されてファイバスタブに入射されて送信以外に、WDMフィルタ6をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ8内で減衰しながら反射を繰り返す迷光となる。このキャップ8内で迷光となった光が、受信用のPD5で受光すると、光クロストークの原因となり、受信特性を劣化させることになる。
As shown in FIG. 5, a part of the signal light emitted from the LD 4 is reflected by the WDM filter 6 and incident on the fiber stub and passes through or reflects the WDM filter 6 in addition to the transmission. It becomes stray light that repeats reflection while being attenuated in the
これを改善する方法として、PD5とWDMフィルタ6との間に、カットフィルタ11(特定波長の光を透過し、それ以外の波長を遮断する、別名バンドパスフィルタともいう)を配置し、送信光の漏れ光や反射光がキャップ内で迷光となってPD5で受光されるのを防止している。
また、特許文献1には、キャップ表面にZn−Niメッキなどによる黒色皮膜を設けてLD光の反射による迷光を抑制することが開示され、特許文献2には、キャップ表面に無光沢パラジウムメッキを施して、同様にLD光の反射による迷光を抑制することが開示されている。
Patent Document 1 discloses that a black film such as Zn-Ni plating is provided on the cap surface to suppress stray light due to reflection of LD light.
1つのパッケージ内に送信用のLDと受信用のPDを搭載することにより、送信用のLDと受信用のLDを別々のパッケージに搭載(2パッケージ)するものと比べて、スペースやコスト面で大きなメリットがあるが、上述したような光クロストークの発生の問題がある。
上記した図5のように、PD5とWDMフィルタ6との間に、カットフィルタ11を設ける場合、カットフィルタ11の特性上、受信光がPD5に入射する角度に対し角度トレランスが狭いため、角度の大きな迷光の入射には弱く、光クロストークの防止には、不十分である。
By mounting a transmission LD and a reception PD in one package, space and cost are reduced compared to mounting a transmission LD and a reception LD in separate packages (two packages). There is a great merit, but there is a problem of occurrence of optical crosstalk as described above.
When the cut filter 11 is provided between the
また、特許文献1に開示のように、パッケージ用のキャップの表面に黒色皮膜を形成、或いは特許文献2に開示のように、パッケージ用のキャップの表面に無光沢パラジウムメッキを施すことで、LD光の反射を低減する効果は認められものの、十分な改善には至っていない。
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、レーザダイオード(LD)が発光する波長信号光を、フォトダイオード(PD)が受光しにくい配置構成とすることにより、光クロストークのない双方向光モジュールの提供を目的とする。
Further, as disclosed in Patent Document 1, a black film is formed on the surface of the package cap, or by applying matte palladium plating on the surface of the package cap as disclosed in
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is configured such that the wavelength signal light emitted from the laser diode (LD) is not easily received by the photodiode (PD), thereby preventing both optical crosstalk. The purpose is to provide a directional module.
本発明による双方向光モジュールは、送信光を発光する発光素子と受信光を受光する受光素子、並びに、波長合分波フィルタを搭載したステム上に、光透過窓を有するキャップを封着したパッケージを備えた双方向光モジュールである。受光素子は、ステム上面から凹ませて設けられた凹部内に配置され、受光素子の受光面がステムの上面より突出しないように実装されている。また、前記の凹部の側壁で、パッケージ内に生じる迷光を受光素子の受光面に入射するのを遮るようにする。 A bidirectional optical module according to the present invention includes a light-emitting element that emits transmission light, a light-receiving element that receives reception light, and a package on which a cap having a light transmission window is sealed on a stem on which a wavelength multiplexing / demultiplexing filter is mounted. Is a bi-directional optical module. The light receiving element is disposed in a recess provided to be recessed from the upper surface of the stem, and is mounted so that the light receiving surface of the light receiving element does not protrude from the upper surface of the stem. Further, stray light generated in the package is blocked from entering the light receiving surface of the light receiving element by the side wall of the recess.
本発明によれば、発光素子から出射される信号光の一部がパッケージ内で反射することに起因する迷光を、受光素子の受光面で受光しないように効率よく反射、消滅させることができるので、光クロストークの発生を問題ない程度に抑制することが可能となる。 According to the present invention, stray light caused by part of the signal light emitted from the light emitting element being reflected in the package can be efficiently reflected and extinguished so as not to be received by the light receiving surface of the light receiving element. It is possible to suppress the occurrence of optical crosstalk to the extent that there is no problem.
図により本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の対象とする双方向光モジュールの一例を説明する図で、図2は図1のパッケージの模式図、図3はクロストークペナルティを示す図である。図中、2はパッケージ、3はステム、3aはリードピン、4は発光素子(LD)、5は受光素子(PD)、6は波長合分波フィルタ(WDMフィルタ)、7はレンズ、8はキャップ、9はホルダ、9aは開孔、10はファイバスタブ、10aは
光ファイバ部、12は凹部を示す。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an example of a bidirectional optical module as an object of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of the package of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing a crosstalk penalty. In the figure, 2 is a package, 3 is a stem, 3a is a lead pin, 4 is a light emitting element (LD), 5 is a light receiving element (PD), 6 is a wavelength multiplexing / demultiplexing filter (WDM filter), 7 is a lens, and 8 is a cap. , 9 is a holder, 9a is an opening, 10 is a fiber stub, 10a is an optical fiber portion, and 12 is a recess.
双方向光モジュールは、図1に示すように、同軸型のパッケージ2で形成される。このパッケージ2は、例えば、複数本のリードピン3aを封着したステム3上に、信号光を送信するLD4を、冷却のためのヒートシンク部材等を介して搭載し、また、受信光を受光するPD5を、サブマウント等を介して搭載して構成される。本発明においては、後述するように、特にPD5をステム3の上面から凹ませて設けられた凹部12内に配置し、その受光面がステム上面より上方に突出しないように実装することを特徴としている。
The bidirectional optical module is formed of a
また、ステム3上には、異なる波長の送信光と受信光が交差する光学径路上で、波長合分波フィルタ6(以下、WDMフィルタという)を傾斜させて搭載し、送信光と受信光を選択的に反射又は透過させて分離している。
上記のステム3上に搭載されたLD4及びPD5並びにWDMフィルタ6は、その他の付属電子部品と共に、キャップ8の取付けにより外部から保護され封止される。このキャップ8は、パッケージ2の筐体としても機能するもので、通常は金属で形成され、送信光(LD光)及び受信光を透過させる開口部分にレンズ7が取付けられている。
On the
The LD 4 and
キャップ8には、カップ状のホルダ9が嵌合するようにして、光軸方向に調芯(レンズ7により集光されるLD光の焦点位置合わせ)されて接着または溶接により取付け固定される。ホルダ9の上壁部には、信号光を通す開口9aが設けられ、光ファイバとの接続を形成するためのスリーブ部材(図示せず)が位置決めして固定される。信号光が出射及び入射される光ファイバ10aを埋設したファイバスタブ10は、ホルダ9の上方に前記のスリーブ部材によって位置決めされる。
A cap-shaped holder 9 is fitted to the
上記のように構成された双方向光モジュールは、LD4から出射された送信光は、WDMフィルタ6で反射されてレンズ7で集光され、ホルダ9の開孔9aを通ってファイバスタブ10の光ファイバ10aに入射される。他方、外部の光ファイバ伝送路からの信号光は、ファイバスタブ10の光ファイバ10aから出射され、ホルダ9の開孔9aを通ってパッケージ2内に入り、レンズ7で集光されて、WDMフィルタ6を透過してPD5で受光される。
In the bidirectional optical module configured as described above, the transmission light emitted from the LD 4 is reflected by the WDM filter 6, collected by the
ここで、LD4から出射される信号光は、ファイバスタブ10の光ファイバ10aに入射されて外部の光ファイバ伝送路に送信されるように設計される。しかし、図2(A)に示すように、出力された信号光の一部は、WDMフィルタ6をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ8の内壁に当たって減衰しながら反射を繰り返す迷光となる。この迷光となった光がPD5に入射されると、光クロストークを生じる恐れがある。本発明では、このパッケージ内で生じる迷光がPD5の受光面に入射されないように、PD5を配置させることにある。
Here, the signal light emitted from the LD 4 is designed to be incident on the
図2(B)は本発明によるPDの配置形態の一例を示し、PD4を収納配置するための凹部12が、ステムの上面から凹ませるようにして形成される。この凹部12の形成位置は、WDMフィルタを通過した受信光をPDの受光面で受光できる位置に形成され、機械的なプレス等で容易に形成できる大きさと深さとされる。また、この凹部12にPD5をサブマウントを介して搭載したときに、PD5の受光面がステム3の上面から突出しない程度に形成されるのが望ましい。
FIG. 2 (B) shows an example of the arrangement form of the PD according to the present invention, and the
上記のようにPD5をステム3の上面から突出しないように配設することにより、WDMフィルタ6をすり抜けたり反射したりして、外部に出射されずにキャップ8の内壁に当たって生じた迷光は、PD5の受光面に入射し難くなる。特に、PD5の受光面をステム3の上面より低くなるようにすると、PD5は凹部12の側壁12aによって影の部分となり、上記の迷光がPD5の受光面に入射するのを遮る状態となる。この結果、パッケージ内で生じる迷光をPD5の受光面に入射するのを抑制することができる。
By arranging the
図3は、上述の迷光の抑制効果を検証した結果を示す図で、縦軸に符号誤り率、横軸に受信感度を示し、図3(A)は本発明未実施品(PDがステム上面に配置された図4の形態)、図3(B)は本発明実施品(PDがステムの凹部内に配置された図1の形態)である。 FIG. 3 is a diagram showing the results of verifying the above-described stray light suppression effect. The vertical axis shows the code error rate and the horizontal axis shows the reception sensitivity. FIG. 4B) and FIG. 3B are the products of the present invention (the configuration of FIG. 1 in which the PD is disposed in the recess of the stem).
図3(A)の本発明未実施品においては、LDオフ(同一パッケージ内のLDから信号光を出射していない状態)のときのPDの受信感度に対して、LDオン(同一パッケージ内のLDから信号光を出射している状態)の場合の受信感度は、平均で1.3dBほど低下(クロストークペナルティ)している。
一方、図3(B)の本発明実施品においては、LDオフのときの受信感度に対して、LDオンの場合の受信感度は、平均で0.8dB程度のクロストークペナルティで、通常、許容されている1.0dB以下に抑えることができる。
In the product of the present invention that is not implemented in FIG. 3A, the LD on (within the same package) is compared with the PD receiving sensitivity when the LD is off (the signal light is not emitted from the LD in the same package). In the case of signal light being emitted from the LD), the receiving sensitivity is reduced by 1.3 dB on average (crosstalk penalty).
On the other hand, in the product according to the present invention shown in FIG. 3B, the reception sensitivity in the case of LD on with respect to the reception sensitivity in the case of LD off is a crosstalk penalty of about 0.8 dB on average, which is normally acceptable. It can be suppressed to 1.0 dB or less.
2…パッケージ、3…ステム、3a…リードピン、4…発光素子(LD)、5…受光素子(PD)、6…波長合分波フィルタ(WDMフィルタ)、7…レンズ、8…キャップ、9…ホルダ、9a…開口、10…ファイバスタブ、10a…光ファイバ、11…カットフィルタ、12…凹部。 2 ... package, 3 ... stem, 3a ... lead pin, 4 ... light emitting element (LD), 5 ... light receiving element (PD), 6 ... wavelength multiplexing / demultiplexing filter (WDM filter), 7 ... lens, 8 ... cap, 9 ... Holder, 9a ... opening, 10 ... fiber stub, 10a ... optical fiber, 11 ... cut filter, 12 ... recess.
Claims (2)
前記受光素子は、前記ステム上面から凹ませて設けられた凹部内に配置され、受光面が前記ステムの上面より突出しないように実装されていることを特徴とする双方向光モジュール。 A bidirectional optical module comprising a light emitting element that emits transmitted light, a light receiving element that receives received light, and a package in which a cap having a light transmission window is sealed on a stem on which a wavelength multiplexing / demultiplexing filter is mounted. And
The bidirectional optical module is characterized in that the light receiving element is disposed in a recess provided to be recessed from the upper surface of the stem, and is mounted so that the light receiving surface does not protrude from the upper surface of the stem.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019503518A (en) * | 2016-02-02 | 2019-02-07 | 華為技術有限公司Huawei Technologies Co.,Ltd. | Single fiber bidirectional subassembly |
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2007
- 2007-12-25 JP JP2007331573A patent/JP2009158515A/en active Pending
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