JP5040326B2 - フィルタアセンブリ及びそれを用いた光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、ギガビットクラスのイーサネット（登録商標）信号を伝送する光トランシーバなどに用いられるフィルタアセンブリ及び光モジュールに関する。

近年、インターネットは、通信インフラとして定着し、データ通信・音声・映像など情報の種類を選ばず、様々な業種・サービスを取り込み、その適用範囲は拡大し続けている。それにあわせて回線容量も増加の一途をたどっている。この中においてイーサネット（登録商標）は、低価格さと簡便な運用性により家庭内ＬＡＮ、ＷＡＮにおいても広く利用されるコア技術として普及している。

この情勢の中、既に１０ギガイーサネット（登録商標）の標準化が完了し、各社から１０ギガ対応のネットワーク機器が開発されており、これに伴い、光トランシーバにおいても、中距離ネットワークを中心に１ギガから１０ギガへのアップグレードが始まっている。

このような光トランシーバとしては、４個の長波長の半導体レーザ（ＬＤ）を用いた４波波長分割多重（ＷＤＭ）のＬＸ４光トランシーバがある。このＬＸ４光トランシーバは、ベースを備え、このベースに異なる波長の光信号を入射または出射する複数個の光素子と、これら光信号を波長多重、あるいはこれら光信号に波長分離する複数個の光フィルタとが収納される。

ベースに、光素子として半導体レーザ（ＬＤ）と、光合波器として複数個の光フィルタとを収納したものは光送信アセンブリ（ＴＯＳＡ）であり、ベースに、光素子としてフォトダイオード（ＰＤ）と、光分波器として複数個の光フィルタとを収納したものは光受信アセンブリ（ＲＯＳＡ）である。

従来、光フィルタとして複数個のエッジフィルタを使用しており、これら各エッジフィルタをベースのフィルタ搭載部に個別に位置合わせ（調心）して搭載している。

例えば、特許文献２の光デバイスの特に図１では、筒状の筐体内の光の伝送路上で、かつ筐体外に設けた５個の受光部の受光領域上方となる位置に、各受光部に沿って５個のエッジフィルタとしての波長選択手段をほぼ等間隔で配置している。

特開２００２−７２０１０号公報 特開２００５−１４０９６０号公報

しかしながら、従来の光フィルタを光送信アセンブリに使用する場合、波長多重する機能を有するように、複数個のエッジフィルタを個別にアセンブリしている。そのため、各エッジフィルタをアセンブリする手間が多い上、調心しても周囲温度の変化によってエッジフィルタが光軸ズレを起こしたり、それに伴って光出力パワーが変動したりするなど、問題が多い。

また、従来の光フィルタを光受信アセンブリに使用するにあたって、複数個のＰＤを収納した一体型Ｃａｎパッケージを用いる場合もあるが、一体型Ｃａｎパッケージがカスタム品になるため、汎用のＣａｎタイプのＰＤを使用できず、光受信アセンブリや光トランシーバが高価になる。複数個のＰＤとして、ＰＤアレーを使用すると、光フィルタを小さく作ることが難しいため、フィルタアセンブリや光受信アセンブリ、ひいては光トランシーバが高価になる。

さらに、光トランシーバ全体でも、異なる波長ごとに個別の光フィルタがバラバラになっているため、管理する部品点数が多いという問題がある。

特許文献１のように、複数個の光フィルタを積層した多層膜フィルタからなるフィルタアセンブリもあるが、この場合、波長分離された隣り合う光信号の出射ピッチが狭いので、光受信アセンブリに汎用のＣａｎタイプのＰＤが使用できない。また、フィルタアセンブリに入射させる波長多重光信号の入射角に制限があり、ベース、光受信アセンブリの設計の自由度も低い。

そこで、本発明の目的は、高信頼性、低コストのフィルタアセンブリ及びそれを用いた光モジュールを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項１の発明は、複数個の光素子から出射される異なる波長の光信号を波長多重し波長多重光信号とする、または波長多重光信号を異なる波長の光信号に波長分離して複数個の光素子にそれぞれ入射するフィルタアセンブリにおいて、上記光信号が伝搬する光透過部材と、上記光透過部材の上面に設けられ上記光信号が出射される、または上記上面に設けられ上記光信号が入射される複数個の光フィルタとを備え、上記複数個の光フィルタは所定の間隔で設けられ、上記各光フィルタ間に上側反射面が設けられ、上記光透過部材の下面に下側反射面が設けられ、かつ上記波長多重光信号は上記光透過部材内で同一の光路を伝搬し、上記光透過部材の上下面に上記上側反射面と上記下側反射面を設け、他方、ガラスブロックの一面に上記各光フィルタを設けてフィルタ付きガラスブロックを複数個形成し、上記光透過部材の上面に、上記各上側反射面間を隙間無く埋めるように上記各フィルタ付きガラスブロックをそれぞれ設けたフィルタアセンブリである。

請求項２の発明は、第２のガラスブロックの一面に上記上側反射面となる分割ミラーを設けてミラー付きガラスブロックを複数個形成し、上記光透過部材の上面に、上記ミラー付きガラスブロックをそれぞれ設けた、請求項１記載のフィルタアセンブリである。

請求項３の発明は、上記フィルタ付きガラスブロックと上記ミラー付きガラスブロック上に、保護ガラスを設けた、請求項２記載のフィルタアセンブリである。
請求項４の発明は、上記光透過部材の上面に、上記フィルタ付きガラスブロックと上記ミラー付きガラスブロックとともに、高さ合わせ用ガラスを設け、上記フィルタ付きガラスブロック、上記ミラー付きガラスブロック及び上記高さ合わせ用ガラスの上に、上記保護ガラスを設けた、
請求項３記載のフィルタアセンブリである。

請求項５の発明は、上記保護ガラス上に、上記光フィルタに入射する光信号を集光するレンズを設けた、請求項３又は４記載のフィルタアセンブリである。

請求項６の発明は、請求項１〜５いずれかに記載したフィルタアセンブリの光透過部材に、その厚さ方向の片側に波長多重用光路を形成すると共に、反対側に波長分離用光路を形成して２列並列させ、これら波長多重用光路と波長分離用光路を横断するように上記各光フィルタと各反射面を設けたフィルタアセンブリである。

請求項７の発明は、上記波長多重光信号が入射する上記光透過部材の上面に、波長多重光信号のうち、ｐ偏光かｓ偏光のいずれかを透過するｐｓ偏光板を設けた請求項１〜６いずれかに記載のフィルタアセンブリである。

請求項８の発明は、電気信号を光信号に、または光信号を電気信号に変換するべく、光素子を収納した光モジュールにおいて、請求項１〜７いずれかに記載のフィルタアセンブリを備えた光モジュールである。

本発明によれば、高信頼性、低コストのフィルタアセンブリを実現できる。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。

まず、本発明の好適な第１実施形態に係るフィルタアセンブリを使用した光モジュールを図３および図４で説明する。

図３および図４に示すように、光モジュール３０は、複数個の長波長のＬＤ（ＬＤモジュール）を用いた４波ＷＤＭのＬＸ４光トランシーバの光送信部として使用される光送信アセンブリ（ＴＯＳＡ）である。本実施形態では、後述するように特に断らない限り、光モジュールとして光送信アセンブリの例を挙げて説明する。なお、本発明は４波ＷＤＭに限定されるものでは無い。

光モジュール３０は、光トランシーバの回路基板に形成した４つの送信用レーンからの電気信号を互いに波長が異なる光信号に変換する４個の１．３μｍ帯の分布帰還型（ＤＦＢ）−ＬＤ３２ａ〜３２ｄと、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄの光信号を波長多重する光合波器としてフィルタアセンブリ１とを備え、これらをベース１１内に収納したものである。

各ＬＤ３２ａ〜３２ｄは、光素子としてのＬＤ素子をそれぞれＣａｎパッケージ３２ｐに収納した汎用のＣａｎタイプＬＤである。

光モジュール３０には、フィルタアセンブリ１からの波長多重光信号を伝送する送信用ピッグテイルファイバ３３ｔが光コネクタを有するレセプタクル部３４を介して接続される。レセプタクル部３４は、波長多重光信号を送信用ピッグテイルファイバ３３ｔに伝送するためのものである。

この送信用ピッグテイルファイバ３３ｔとフィルタアセンブリ１間には、フィルタアセンブリ１から出射された波長多重光信号をファイバ方向のみに伝送する（戻り光を防止する）光アイソレータ３５が設けられる。

ベース１１は、これら４個のＬＤ３２ａ〜３２ｄを直線状に並列配置すると共に、並列配置したＬＤ３２ａ〜３２ｄに対してフィルタアセンブリ１を所定の角度で高精度に位置決めして収納するものである。

ベース１１は、平面視でファイバ側（図３右側）が幅広となるように略台形状に形成される。ベース１１の上面１１ｕは直線状に形成され、ベース１１の下面１１ｄは、上面１１ｕに対して一定の角度を有するように傾斜して形成される。

ベース１１内の上部には、ベース１１の上面１１ｕに沿って各ＬＤ３２ａ〜３２ｄ（Ｃａｎパッケージ３２ｐ）を収納するためのＣａｎ収納部１２が４個形成される。すなわち、Ｃａｎ収納部１２は、各Ｃａｎパッケージ３２ｐごとに分けて形成されたものである。各Ｃａｎ収納部１２には、出射面が下向きになるように各ＬＤ３２ａ〜３２ｄがそれぞれ収納されて接着または溶接により接合される。

ベース１１の下部には、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄからの出射光が後述する各光フィルタに所定の角度で入射するように、フィルタアセンブリ１をＬＤ３２ａ〜３２ｄの並び方向に対して斜めに搭載する傾斜形搭載部１３が形成される。
傾斜形搭載部１３と各Ｃａｎ収納部１２間には、傾斜形搭載部１３と各Ｃａｎ収納部１２をそれぞれ連通し、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄからの出射光信号をフィルタアセンブリ１に導く４個の光路用穴Ｈａ〜Ｈｄが形成される。各光路用穴Ｈａ〜Ｈｄは、ファイバ側になるにつれて順次長くなるように形成される。

傾斜形搭載部１３は、フィルタアセンブリ１の上面が当接する位置合わせ用の上当接面１３ｕと、フィルタアセンブリ１の一側面（図３および図４では左側面）が当接する位置合わせ用の側当接面１３ｓと、ファイバ側に延出する延出部１３ｅとを有し、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄからの出射光がそれぞれ光路用穴Ｈａ〜Ｈｄを通り、傾斜形搭載部１３に載置されたフィルタアセンブリ１上面に入射するように形成される。

延出部１３ｅのファイバ側の端部には、光アイソレータ３５を搭載するためのアイソレータ搭載部１４が傾斜形搭載部１３よりも１段低く形成される。本実施の形態では、フィルタアセンブリ１からの波長多重光信号をアイソレータ３５に入射するために高さ合わせの段差を設けたが、高さ合わせの必要がなければ段差を設けなくてもよい。アイソレータ搭載部１４のファイバ側には、レセプタクル部３４を接続するためのレセプタクル接続部１５が形成される。

詳細は示していないが、ベース１１は、その上部において、ベース１１をその上面１１ｕに垂直で、かつ紙面に垂直な平面で切ったときの断面が、各Ｃａｎ収納部１２ごとに略ｈ字構造が上面１１ｕに沿って繰り返される構造を有する。傾斜形搭載部１３に載置されるフィルタアセンブリ１を覆い保護するための図示しないカバーをベース１１に取り付けることで、上記断面は略Ｈ字構造となる。また、ベース１１は、その上部において、ベース１１をその上面１１ｕに平行で、かつ紙面に垂直な平面で切ったときの断面が、各Ｃａｎ収納部１２ごとに略ロの字構造が上面１１ｕに沿って繰り返される構造を有する。

以上の構成であるベース１１は、ＳＵＳなどのＹＡＧレーザ溶接性が良好で、かつ熱膨張係数が小さい金属を用いて、例えば、金型を用いて金属粉末射出成形（ＭＩＭ）法で一括して一体に製造される。このＭＩＭ法を用いて傾斜形搭載部１３を形成することで、傾斜形搭載部１３に設けられた当接面１３ｕ，１３ｓが精度良く形成され、フィルタアセンブリ１の高精度な位置決めができる。

さて、図１は本発明の好適な第１実施形態を示すフィルタアセンブリの斜視図、図２はその平面図である。

図１および図２に示すように、第１の実施形態に係るフィルタアセンブリ１は、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄからの波長が異なる４つの光信号を波長多重光信号にする光合波器である。

このフィルタアセンブリ１は、薄くて細長い平板状に形成され、光学ガラスなどの光透過部材２の上面２ｕに、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄ（図３および図４参照）から出射される光信号Ｌａ〜Ｌｄが入射する４個の光フィルタ３ａ〜３ｄを各ＬＤ３２ａ〜３２ｄの配列ピッチに合わせて設け、光透過部材２の下面２ｄの全面に全反射面となるミラー（下側反射面あるいは全反射ミラー）４を設けて主に構成される。

各光フィルタ３ａ〜３ｄは、光信号を透過することができる許容入射角度内で入射された特定の波長帯域の光信号を透過し、それ以外の波長帯域の光信号を反射するものである。

傾斜形搭載部１３には、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄから出射した各光信号が、各光フィルタ３ａ〜３ｄに上述した許容入射角度内で入射され、更に各光信号がフィルタアセンブリ１内でそれぞれ反射され、合波された光信号は略同一の光路ＬＧを伝搬するように、フィルタアセンブリ１が設けられる。

ベース１１の上面１１ｕに対して一定の角度で設けられたフィルタアセンブリ１は、フィルタアセンブリ１に設けられた各光フィルタ３ａ〜３ｄによりそれぞれ特定の波長の光信号のみを光透過部材２内に入射させ、光透過部材２内に入射され合波された光信号を同一の光路ＬＧで伝搬させる。

各ＬＤ３２ａ〜３２ｄより出射された波長の異なる各光信号Ｌａ〜Ｌｄは、各光信号Ｌａ〜Ｌｄの光路に対して所定の角度に設けられた各光フィルタ３ａ〜３ｄをそれぞれ透過し、光透過部材２内に入射する。各光フィルタ３ａ〜３ｄを透過して入射された各光信号Ｌａ〜Ｌｄの光路が光透過部材２内で一致し、各光信号Ｌａ〜Ｌｄが合波されて波長多重光信号ＬＴとなるように光透過部材２の高さｈが設定される。

例えば、図２に示すように、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄから波長λ１〜λ４の光信号Ｌａ〜Ｌｄが出射され、フィルタアセンブリ１に入射する場合、ＬＤ３２ａから出射された波長λ１の光信号Ｌａは１段目の光フィルタ３ａに対して所定の角度で入射し、光透過部材２内を伝搬する。ＬＤ３２ｂから出射された波長λ２の光信号Ｌｂは２段目の光フィルタ３ｂに対して所定の角度で入射すると共に、光信号Ｌａと合波され、光透過部材２内を伝搬する。以下、順次合波された光信号の光路と、次段の光フィルタを透過した光信号の光路とが一致するように光透過部材２の高さｈが設定される。

これに伴い、各光フィルタ３ａ〜３ｄの間隔、各光信号Ｌａ〜Ｌｄの各光フィルタ３ａ〜３ｄへの入射位置も設定される。

光透過部材２の高さを２ｈ，３ｈ…と高さｈの整数倍にすると、光透過部材２内を伝送する光信号の反射回数を減らすことができる。図１および図３の光モジュール３０を搭載する光トランシーバの仕様に合わせて、光信号の反射回数及び光透過部材２の高さを設定する。

さらに、フィルタアセンブリ１では、各光フィルタ３ａ〜３ｄ間を埋めるように、各上側反射面（分割された分割反射面）として、全反射面となる３個の分割ミラー（全反射分割ミラー）５ａ〜５ｃを設けた。

各光フィルタ３ａ〜３ｄ、ミラー４、各分割ミラー５ａ〜５ｃは、強度や光透過部材２との密着性を考慮して、スパッタやＣＶＤ（化学蒸着）法により、誘電体を積層した多層誘電体膜でそれぞれ形成される。

ミラー４、各分割ミラー５ａ〜５ｃとしては、光透過部材２と密着性が高いＡｌなどの金属を蒸着によって形成してもよいが、この場合強度が若干劣るため、多層誘電体膜を用いる方がよい。

次に、フィルタアセンブリ１のより詳細な構成を、製造工程と共に図５（ａ）〜図５（ｃ）で説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、図４のベース１１に設けられた光路用穴Ｈａ〜Ｈｄ間の距離Ｌよりも長く、ベース１１の長手方向（ＬＤ３２ａ〜ＬＤ３２ｄが直線状に配置された方向）の長さよりも短い薄くて細長い平板状の光透過部材２を用意し、その下面２ｄの全面にミラー４を形成する。

図５（ｂ）に示すように、光学ガラスからなるガラスブロック（高さ合わせ用ガラス）５１の一面に各光フィルタ３ａ〜３ｄをそれぞれ設けた４個のフィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄを形成する。他方、光学ガラスからなるガラスブロック５１に各分割ミラー５ａ〜５ｃをそれぞれ設けた３個のミラー付きガラスブロック５５ａ〜５５ｃを形成する。

光透過部材２の上面２ｕに、各フィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄと、各ミラー付きガラスブロック５５ａ〜５５ｃと、高さ合わせ用ガラス５７とを、各光フィルタ３ａ〜３ｄと各分割ミラー５ａ〜５ｃが下向きとなるように接着剤で貼り付けて固定する。接着剤には、エポキシ系光学接着剤などの屈折率が光学ガラスに近い材料を用いる。

さらに、図５（ｃ）に示すように、各フィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄと各ミラー付きガラスブロック５５ａ〜５５ｃ上に、これらを保護する光学ガラスからなる保護ガラス５６を接着剤で貼り付け、光透過部材２の上面２ｕに押し付けて固定すると、フィルタアセンブリ１が得られる。

本実施形態では保護ガラス５６を設ける構成のため、各光フィルタ３ａ〜３ｄや分割ミラー５ａ〜５ｃが設けられる各ガラスブロック５１の高さを調整し、各フィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄと各ミラー付きガラスブロック５５ａ〜５５ｃとの高さを等しくした。また、光フィルタやミラーが形成されていない上述した高さ合わせ用ガラス５７を光透過部材２に設けることで、保護ガラス５６の各部にかかる圧力を略均等にして、保護ガラス５６の破損を防ぐこともできる。

また、図３および図４に示すように、光モジュール３０の組み立ては、まず、ベース１１の傾斜形搭載部１３に、フィルタアセンブリ１の上面側がベース１１の上面１１ｕ側となるように、フィルタアセンブリ１を載置する。

ベース１１の傾斜形搭載部１３にフィルタアセンブリ１を接着剤あるいは低融点ガラスで貼り付け、傾斜形搭載部１３の上当接面１３ｕにフィルタアセンブリ１の上面を押し付けると共に、側当接面１３ｓにフィルタアセンブリ１の左側面を押し付け、ベース１１にフィルタアセンブリ１を位置合わせして固定する。

これにより、ベース１１の傾斜形搭載部１３に、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄの出射光が各光フィルタ３ａ〜３ｄに対して所定の角度で入射するように、フィルタアセンブリ１がＬＤ３２ａ〜３２ｄの並び方向に対して斜めに搭載される。

さらに、各Ｃａｎ収納部１２に各ＬＤ３２ａ〜３２ｄをそれぞれ接合して収納し、ベース１１に設けられたアイソレータ搭載部１４に光アイソレータ３５を搭載し、レセプタクル接続部１５にレセプタクル部３４を接続し、レセプタクル部３４に送信用ピッグテイルファイバ３３ｔを接続する。

最後に、ベース１１にフィルタアセンブリ１を保護する図示しないカバーを取り付けると、光モジュール３０が得られる。ベース１１に搭載するフィルタアセンブリ１やＬＤ３２ａ〜３２ｄの組み立て手順は、順不同である。

第１の実施形態では、光透過部材２の高さｈを４．１ｍｍ、各光フィルタ３ａ〜３ｄの長さｘを１〜１．２ｍｍ、幅ｗを１〜２ｍｍとした。また、ＬＤ３２ａ〜３２ｄの配列ピッチＰを７ｍｍとし、空気と各ガラスブロック５１の入射角を１５°とし、光透過部材２内の入射角および反射角を１０°とした。

第１実施形態の作用を説明する。まず、フィルタアセンブリ１の動作を、光モジュール３０の動作と共に説明する。

光トランシーバの回路基板から送信された４つの送信用電気信号は、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄで４つの波長が異なる光信号Ｌａ〜Ｌｄに変換され、これら４つの光信号Ｌａ〜Ｌｄが各光路用穴Ｈａ〜Ｈｄを伝送し、フィルタアセンブリ１に所定の入射角で入射される。

図２および図４に示すように、波長λ１〜λ４の光信号Ｌａ〜Ｌｄがフィルタアセンブリ１に入射する場合で説明する。波長λ１の光信号Ｌａは、１段目の光フィルタ３ａを透過し、ミラー４と分割ミラー５ａ間で複数回（図２および図４では９回）反射し、２段目の光フィルタ３ｂに達する。

２段目の光フィルタ３ｂは波長λ２の光信号Ｌｂのみを透過し、波長λ１の光信号Ｌａを反射するので、２段目の光フィルタ３ｂでは、波長λ１の光信号Ｌａと波長λ２の光信号Ｌｂが合波され、波長λ１＋λ２の波長多重光信号になる。

以下、順次各光フィルタ３ｃ，３ｄで光信号の透過・反射、ミラー４と分割ミラー５ｂ，５ｃ間で光信号の反射が繰り返されて各光信号が合波され、フィルタアセンブリ１の上面の右端部から波長λ１〜λ４の光信号Ｌａ〜Ｌｄが合波された波長多重光信号ＬＴが出射される。波長多重光信号ＬＴは、光アイソレータ３５、レセプタクル部３４を介して送信用ピッグテイルファイバ３３ｔに入射され、外部となる伝送路に送信される。

フィルタアセンブリ１は、光透過部材２、各光フィルタ３ａ〜３ｄ、ミラー４、分割ミラー５ａ〜５ｃをアセンブリすることで、これら各部品が一体になっているため、各光フィルタ３ａ〜３ｄをベース１１に実装する時に管理する部品点数が少なくなる。つまり従来のエッジフィルタに比べて、ベース１１上での作業を少なくすることができる。また、個別なレーン（入射された各光信号が伝送する各光フィルタ３ａ〜３ｄ間の光路）において、フィルタのズレなどによる出力パワーの劣化や感度の劣化も防止できる。

従来の複数個のエッジフィルタを個別にアセンブリする場合、フィルタ搭載部としてフィルタの数と同じ数の平面が必要であった。また、各フィルタはそれぞれ独立してフィルタ搭載部に取り付けられるため、周囲の温度変化によって各フィルタを接着している接着剤の熱膨張の影響で各フィルタにズレが起こりやすいという問題点があった。

これに対し、フィルタアセンブリ１は、１つの平面である光透過部材２の上面２ｕに各光フィルタ３ａ〜３ｄを搭載しているため、調心後に周囲温度が変化しても各光フィルタ３ａ〜３ｄがズレを起こしにくく、しかもアセンブリする手間が少なく、組み立てや製造が簡単である。

したがって、フィルタアセンブリ１は、高信頼性、低コストのフィルタアセンブリである。

さらに、フィルタアセンブリ１は、ＬＤ３２ａ〜３２ｄの配列ピッチと各光信号Ｌａ〜Ｌｄの入射角とに応じて、光透過部材２の上面２ｕに各光フィルタ３ａ〜３ｄを簡単に配列できるため、入射させる各光信号の入射角の自由度が高い。このため、各光信号の反射回数や光透過部材２の高さｈについて、自由な設計ができる。

ベース１１の上部である各Ｃａｎ収納部１２の周囲は、上述したような略Ｈ字構造かつ略ロの字構造を有する。このため、ベース１１は、材料力学や構造力学でいう断面２次モーメントが大きくなり、光モジュール３０を変形やねじれに強い構造にすることができる。

第２の実施形態を説明する。

図６（ｂ）に示すフィルタアセンブリ６１は、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１から分割ミラー５ａ〜５ｃ部分のガラスブロック５１と、保護ガラス５６とを省略したものである。

まず、図６（ａ）に示すように、薄くて細長い平板状の光透過部材２を用意し、その下面２ｄの全面にミラー４を形成すると共に、上面２ｕにマスクを用いて分割ミラー５ａ〜５ｃをフィルタ搭載部６２、光出射部６３を除いて形成する。

図６（ｂ）に示すように、ガラスブロック５１に各光フィルタ３ａ〜３ｄをそれぞれ設け、４個のフィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄを形成する。光透過部材２の上面２ｕのフィルタ搭載部６２に、分割ミラー５ａ〜５ｃ間を埋めるようにフィルタ付きガラスブロック５３ａ〜５３ｄを接着剤で貼り付けて固定すると、フィルタアセンブリ６１が得られる。

フィルタアセンブリ６１は、フィルタアセンブリ１に比べると、部品点数が少なく、光透過部材２の上面２ｕに均一な各分割ミラー５ａ〜５ｃを、高精度にかつ一括形成できるため、より高性能、高信頼性、低コストである。

第３の実施形態を説明する。

図７に示すように、フィルタアセンブリ７１は、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１の構成に加え、光透過部材２の下面２ｄに、入射された各光信号Ｌａ〜Ｌｄの光路を光フィルタ３ａ〜３ｄの並び方向に形成するための溝部７２ａ〜７２ｄ（まとめて溝部７２という）を、各光フィルタ３ａ〜３ｄの下方に位置するように設けたものである。溝部７２ｂ〜７２ｄは、光フィルタ３ａ〜３ｄの並び方向の両側に傾斜面を有する。本実施形態では、各溝部７２ａ〜７２ｄをＶ字構造に形成した。

光透過部材２の下面２ｄに対する溝部７２の角度θ１は、各光信号Ｌａ〜Ｌｄの入反射角θ２よりも大きく、かつ４５°よりも小さい。第３の実施形態では、角度θ１を４０°、入反射角θ２を２０°にした。

各溝部７２ａ〜７２ｄは、光透過部材２の下面２ｄを切削やエッチングなどにより形成する方法や、光透過部材２の下面２ｄに平面視で台形状のガラスブロックを設けることで形成する。その後、光透過部材２の下面２ｄと各溝部７２ａ〜７２ｄ上に多層誘電体膜を形成すれば、ミラー面を有する溝部７２が得られる。

フィルタアセンブリ７１は、隣り合う光フィルタ間に位置する光透過部材２内の各光信号Ｌａ〜Ｌｄの光路ＬＧ７が、光フィルタ３ａ〜３ｄの並び方向に形成されるため、フィルタアセンブリ１に比べると、光透過部材２内における全体の反射回数が少ない（図７の例では、光信号Ｌａの反射回数は合計１０回）。従って、反射による光強度のロスが低減でき、より高性能なフィルタアセンブリ７１を実現できる。

また、フィルタアセンブリ７１では、光出射側にも溝部７２ｄを形成しているため、波長多重光信号ＬＴをフィルタアセンブリ７１の側面方向（図７では右方向）に出射させることができる。

フィルタアセンブリ７１では、波長多重光信号ＬＴが入射する溝部７２ｄのさらに光出射側に、前段の光フィルタ３ｃ側のみ傾斜した溝部を設ければ、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１と同様に波長多重光信号ＬＴをフィルタアセンブリ７１の上面方向にも出射させることができる。

したがって、フィルタアセンブリ７１は、波長多重光信号ＬＴの出射側に、溝部７２ｄや前段の光フィルタ３ｃ側のみ傾斜した溝部を設けることで、波長多重光信号ＬＴの出射口を所望の位置に形成でき、しかもその傾斜角も所望の角度にできるので、ベース１１への実装の自由度が上がる。

本実施の形態では、各光信号を反射させる溝部としてＶ字構造の例で説明したが、溝部は光フィルタの並び方向の両側に傾斜面を有する台形状溝部でもよい。

第４の実施形態を説明する。

図８に示すように、フィルタアセンブリ８１は、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１の構成に加え、各光フィルタ３ａ〜３ｄの上方となる保護ガラス５６上に、各光フィルタ３ａ〜３ｄに入射する光信号を集光する４個のレンズ８２ａ〜８２ｄを設けたものである。

フィルタアセンブリ８１は、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄからの光信号Ｌａ〜Ｌｄを各レンズ８２ａ〜８２ｄで曲げて各光フィルタ３ａ〜３ｄに集光させることで、フィルタ搭載部を傾斜させる必要がなくなり、ベースを小型化できる。

フィルタアセンブリ８１を収納するベースとしては、例えば、図９に示すような平面視で矩形状のベース９１を使用できる。

このベース９１は、各ＬＤ３２ａ〜３２ｄから出射された光信号が各光フィルタ３ａ〜３ｄに対して所定の角度で入射するように、フィルタアセンブリ８１をＬＤ３２ａ〜３２ｄの並び方向に対して平行に搭載する平面視で略矩形状の平行形搭載部９３を有する以外は、図１および図２のベース１１とほぼ同じ構成である。ただし、各Ｃａｎ収納部１２と各レンズ８２ａ〜８２ｄ間を連通する光路用穴Ｈ９は同じ長さである。

平行形搭載部９３にフィルタアセンブリ８１を搭載した光モジュール９０は、平行形搭載部９３が平面視で略矩形状なので、光モジュール３０に比べると、光トランシーバへの実装が簡単になり、光モジュール自体も小型にできる。

第５の実施形態を説明する。

図１０に示すように、フィルタアセンブリ１０１は、波長多重光信号ＬＴが入射するミラー４の一部に代えて、波長多重光信号ＬＴの一部を透過するハーフミラー１０２を設けたものである。

ハーフミラー１０２の下方には、ハーフミラー１０２を透過した透過光信号Ｌｅを受光して光信号ＬＴをモニタするモニタＰＤ１０３が設けられる。ハーフミラー１０２としては、波長多重光信号ＬＴの出力の１０％以内を透過するものを用いるとよい。ハーフミラー１０２としては、多層誘電体膜からなるものを用いるとよい。

ハーフミラー１０２として多層誘電体膜からなるものを用いる場合は、まず、図１１（ａ）に示すように、光透過部材２の下面２ｄの全面に多層誘電体膜Ｄを形成し、その多層誘電体膜Ｄの光出射側の一部にマスクとして金属膜ｍを形成した後、その金属膜ｍと多層誘電体膜Ｄ上に再び多層誘電体膜Ｄを形成する。

その後、金属膜ｍとその上に形成した多層誘電体膜Ｄのみエッチングで除去し、図１１（ｂ）示すように、厚い部分の多層誘電体膜Ｄｆをミラー４とし、薄い部分の多層誘電体膜Ｄｔをハーフミラー１０２として用いればよい。ハーフミラー１０２として用いられる多層誘電体膜Ｄｔの厚さは、透過させる光信号の波長、及び透過率により適宜決定すればよい。

フィルタアセンブリ１０１では、ハーフミラー１０２を透過した透過光信号ＬｅをモニタＰＤ１０３で受光して波長多重光信号ＬＴをモニタすることで、モニタ信号に基づいて波長多重光信号ＬＴのパワーを増減できる。このため、波長多重光信号ＬＴを所望の出力パワーに制御できる。

第６の実施形態を説明する。

図１２に示すように、フィルタアセンブリ１２１は、光モジュールとしての光受信アセンブリに使用される。この光受信アセンブリは、波長多重光信号を異なる波長の光信号に波長分離して複数個の受光用の光素子を備える。

このフィルタアセンブリ１２１は、波長多重光信号ＬＲが入射する光透過部材２の上面２ｕに、波長多重光信号ＬＲ（波長多重光信号ＬＴと同様であるが、区別のため異なる符号を用いた）のうち、ｐ偏光かｓ偏光のいずれかを透過するｐｓ偏光板１２２を設けたものである。

波長多重光信号ＬＲは、ｐ偏光とｓ偏光からなる。ｐ偏光とｓ偏光は、入反射角が約１０°までなら反射率がはぼ同じであるが、入反射角が約１０°を超えて大きくなると、反射率が大きく異なる。

そこで、フィルタアセンブリ１２１では、ｐｓ偏光板１２２に波長多重光信号ＬＲを入射させることで、ｐ偏光かｓ偏光のいずれかを除去し、ｐ偏光あるいはｓ偏光のみの光信号ＬＲをフィルタアセンブリ１２１内に入射する。

すなわち、フィルタアセンブリ１２１は、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１に比べると、フィルタ入射角（約３０°でもよい）を大きくすることができるので、光透過部材２内における光信号の全体の反射回数を減らせることができる（図１２の例では、光信号Ｌａの反射回数は合計１３回）。従って、反射による光強度のロスが低減できる高性能な波長分離用のフィルタアセンブリ１２１を実現できる。

第７の実施形態を説明する。

図１３に示すように、フィルタアセンブリ１３１では、光透過部材１３２の上下面１３２ｕ，１３２ｄに各ＬＤ３２ａ〜３２ｄの光信号を入射する光フィルタ３ａ〜３ｄを、光透過部材１３２を挟んで交互に所定間隔で設ける。更に、フィルタアセンブリ１３１では、これら各光フィルタ３ａ〜３ｄ間を埋めるように分割ミラー５ａ〜５ｄを設ける。

このフィルタアセンブリ１３１では、各光フィルタ３ａ〜３ｄに入射され、透過した各光信号Ｌａ〜Ｌｄは、それぞれ光透過部材１３２内で反射され、各光信号Ｌａ〜Ｌｄの光路が一致して波長多重光信号ＬＴとなるように、光透過部材１３２の高さｈ１３が設定される。

フィルタアセンブリ１３１では、光透過部材１３２を挟んで交互に所定間隔で光フィルタ３ａ〜３ｄを設けることで、全体の実装スペースを小さくすることが可能となり、図５（ｃ）のフィルタアセンブリ１に比べると、フィルタアセンブリ１３１を小型にできる。

このフィルタアセンブリ１３１を用いて光送信アセンブリを構成する場合、光送信アセンブリと光トランシーバに備えた回路基板との接続は、フレキシブル基板を介して行うとよい。

上記実施形態では、フィルタアセンブリとして、４個の光フィルタ３ａ〜３ｄを用いた例で説明したが、フィルタアセンブリとしては、複数個の光フィルタを用いたものであればよい。

上述した第１〜５、及び７の実施形態に係るフィルタアセンブリは、光モジュールとして光送信アセンブリに使用する例で説明したが、同じ構成で光モジュールとして光受信アセンブリに使用することもできる。

光受信アセンブリに使用する場合、上記各フィルタアセンブリにおいて光出射側から波長多重光信号を入射し、上記光モジュールにおいて各ＬＤ３２ａ〜３２ｄの代わりに、各光フィルタ３ａ〜３ｄからの光信号をそれぞれ電気信号に変換する４個のＰＤを用い、入射を出射に置き換えれば、上記各フィルタアセンブリや光モジュールと反対の動作をする。この場合、４個の光フィルタ３ａ〜３ｄは、４波の波長多重光信号を４つの光信号に分波（波長分離）する光分波器として働く。

したがって、上述した各フィルタアセンブリは、光合波器としても光分波器としても動作するため、光モジュールとして光送信アセンブリにも光受信アセンブリにも使用することが可能である。また、上述した各フィルタアセンブリは、ベース１１も光送受信アセンブリで共用でき、送受信にかかわらず１つの金型でベース１１を作製できる。

これにより、本実施形態に係る各フィルタアセンブリは、部品コストを削減でき、部品管理が容易になる。

また、上述した各フィルタアセンブリを組み合わせたフィルタアセンブリを用いてもよい。

第８の実施形態を説明する。

図１４に示すように、フィルタアセンブリ１４１は、光透過部材１４２に、その厚さ方向（図１４では紙面の上下方向）の片側（図１４では上側）に波長多重用光路（送信用光路）ＬＧｔを形成すると共に、反対側（図１４では下側）に波長分離用光路（受信用光路）ＬＧｒを形成して２列並列させ、これら波長多重用光路Ｒｔ、波長分離用光路Ｒｒを横断するように、上述した各光フィルタ３ａ〜３ｄと、反射面としての各分割ミラー５ａ〜５ｃを設けたものである。光透過部材１４２の厚さは、並列させた波長多重用光路ＬＧｔと波長分離用光路ＬＧｒ間の距離よりも大きければよい。

例えば、光透過部材１４２の厚さｄは、φ５．６ｍｍのＣａｎパッケージを有するＬＤ３２ａ〜３２ｄやＰＤ１５２ａ〜１５２ｄを使用する場合、約７ｍｍであり、φ３．８ｍｍのＣａｎパッケージを有するＬＤ３２ａ〜３２ｄやＰＤ１５２ａ〜１５２ｄを使用する場合、約４ｍｍである。

このフィルタアセンブリ１４１は、図１５に示すようなベース１５１に搭載される。このベース１５１は、図１および図２のベース１１を約２倍の厚さにし、フィルタアセンブリ１４１を搭載する１個の傾斜形搭載部１５３、８個のＣａｎ収納部、２個のレセプタクル接続部を設ける以外は、ベース１１とほぼ同じ構成である。

ベース１５１の各レセプタクル接続部には、それぞれレセプタクル部を介して送信用ピッグテイルファイバ３３ｔと受信用ピッグテイルファイバ３３ｒが接続され、さらにベース１５１の上部には、４個のＬＤ３２ａ〜３２ｄと４個のＰＤ１５２ａ〜１５２ｄが２列並列に収納されて光モジュールとしての光送受信アセンブリ１５０が構成される。

フィルタアセンブリ１４１では、送受信で同じ光学系を共有できるので、ベース１５１の傾斜形搭載部１５３にフィルタアセンブリ１４１を搭載すれば、光モジュールとして光送信アセンブリと光受信アセンブリの両方を実装した光送受信アセンブリ１５０を、１個のフィルタアセンブリ１４１で実現できる。

本発明の好適な第１の実施形態を示すフィルタアセンブリの斜視図である。 図１に示したフィルタアセンブリの平面図である。 図１に示したフィルタアセンブリを用いた光モジュールの斜視図である。 図３に示した光モジュールの平面図である。 図５（ａ）〜図５（ｃ）は、図１に示したフィルタアセンブリの組み立て工程を説明する平面図である。 図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の第２の実施形態を示すフィルタアセンブリの組み立て工程を説明する平面図である。 本発明の第３の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 本発明の第４の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 図８に示したフィルタアセンブリを用いた光モジュールの平面図である。 本発明の第５の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 図１０に示したフィルタアセンブリの変形例を示す拡大平面図である。 本発明の第６の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 本発明の第７の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 本発明の第８の実施形態を示すフィルタアセンブリの平面図である。 図１４に示したフィルタアセンブリを用いた光モジュールの平面図である。

符号の説明

１ フィルタアセンブリ
２ 光透過部材
２ｕ 光透過部材の上面
２ｄ 光透過部材の下面
３ａ〜３ｄ 光フィルタ
４ 下側ミラー（下側反射面）
５ａ〜５ｃ 上側ミラー（上側反射面）
ｈ 光透過部材の高さ
ＬＧ 光透過部材内の同一の光路

Claims (8)

1. 複数個の光素子から出射される異なる波長の光信号を波長多重し波長多重光信号とする、または波長多重光信号を異なる波長の光信号に波長分離して複数個の光素子にそれぞれ入射するフィルタアセンブリにおいて、
   上記光信号が伝搬する光透過部材と、上記光透過部材の上面に設けられ上記光信号が出射される、または上記上面に設けられ上記光信号が入射される複数個の光フィルタとを備え、
   上記複数個の光フィルタは所定の間隔で設けられ、上記各光フィルタ間に上側反射面が設けられ、上記光透過部材の下面に下側反射面が設けられ、かつ上記波長多重光信号は上記光透過部材内で同一の光路を伝搬し、
   上記光透過部材の上下面に上記上側反射面と上記下側反射面を設け、他方、ガラスブロックの一面に上記各光フィルタを設けてフィルタ付きガラスブロックを複数個形成し、上記光透過部材の上面に、上記各上側反射面間を隙間無く埋めるように上記各フィルタ付きガラスブロックをそれぞれ設けたことを特徴とするフィルタアセンブリ。
2. 第２のガラスブロックの一面に上記上側反射面となる分割ミラーを設けてミラー付きガラスブロックを複数個形成し、上記光透過部材の上面に、上記ミラー付きガラスブロックをそれぞれ設けた、
   請求項１記載のフィルタアセンブリ。
3. 上記フィルタ付きガラスブロックと上記ミラー付きガラスブロック上に、保護ガラスを設けた、
   請求項２記載のフィルタアセンブリ。
4. 上記光透過部材の上面に、上記フィルタ付きガラスブロックと上記ミラー付きガラスブロックとともに、高さ合わせ用ガラスを設け、上記フィルタ付きガラスブロック、上記ミラー付きガラスブロック及び上記高さ合わせ用ガラスの上に、上記保護ガラスを設けた、
   請求項３記載のフィルタアセンブリ。
5. 上記保護ガラス上に、上記光フィルタに入射する光信号を集光するレンズを設けた、
   請求項３又は４記載のフィルタアセンブリ。
6. 請求項１〜５いずれかに記載したフィルタアセンブリの光透過部材に、その厚さ方向の片側に波長多重用光路を形成すると共に、反対側に波長分離用光路を形成して２列並列させ、これら波長多重用光路と波長分離用光路を横断するように上記各光フィルタと各反射面を設けたことを特徴とするフィルタアセンブリ。
7. 上記波長多重光信号が入射する上記光透過部材の上面に、波長多重光信号のうち、ｐ偏光かｓ偏光のいずれかを透過するｐｓ偏光板を設けた請求項１〜６いずれかに記載のフィルタアセンブリ。
8. 電気信号を光信号に、または光信号を電気信号に変換するべく、光素子を収納した光モジュールにおいて、請求項１〜７いずれかに記載のフィルタアセンブリを備えたことを特徴とする光モジュール。

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