CN107250849B - 集成棱镜和配置集成棱镜的方法 - Google Patents

Abstract

为了获得具有很少组件并且易于组装且微型化的光模块以及配置该光模块的方法，一种集成棱镜被提供有：偏振旋转单元，所述偏振旋转单元形成在所述棱镜的外部表面上并且将第一输入光的偏振转换成具有与第二输入光的偏振垂直的偏振的第三光；以及偏振复用单元，所述偏振复用单元形成在所述棱镜的内表面上并且对所述第二光和所述第三光的所述偏振进行复用以输出包括所述第二光和所述第三光的第四光。

Description

集成棱镜和配置集成棱镜的方法

技术领域

本发明涉及集成棱镜和配置该集成棱镜的方法，并且特别地，涉及一种在具有多个集成光学组件的光发送器中使用的集成棱镜以及一种配置该集成棱镜的方法。

背景技术

双偏振-正交相移键控调制(在下文中，被称为“DP-QPSK调制”)是在多级相位调制数字相干传输技术中使用的调制方案中的一种。因为它具有高光谱利用效率，所以DP-QPSK调制被广泛地采用作为用于骨干通信的调制方案。

图13是采用DP-QPSK调制的一般光发送器900的框图。在图13中，描述了仅与光发送器900的光学系统相关的组件。

光源901例如是半导体激光器。从光源901输出的连续光由分光器902分支成两条光线。经分支的连续光光线由调制器903和904相位调制，并且变成信号光光线。从调制器903输出的信号光光线的偏振平面由1/2波长板(λ/2板)905旋转了90度。从调制器904出射的信号光光线通过延迟板906来透射，以使相位与通过1/2波长板905传递的信号光光线匹配。这些信号光光线的偏振由偏振复用器907复用。通过分光器913透射的复用信号光耦合到光纤908。

信号光光线的各部分被分光器911至913反射并且耦合到监视器PD(光电二极管，光接收元件)921至923，以便监视信号光光线的光强度。分光器911至913是包括反射膜的棱镜。

图14是图示构成光发送器900的光学系统的光学组件的特定布置的图。包括光发送器900中所使用的棱镜和透镜的光学组件构成光模块990。图14中所描述的光学组件全部是独立组件，并且被单独地安装。

在图13和图14中，具有相同功能的元件被指派有相同的附图标记。图13中所描述的光学组件与图14中所描述的光学组件的对应关系如下。分光器902包括50％反射棱镜9021和100％反射棱镜9022。调制器903包括透镜9031和9033以及调制器9032。调制器904包括透镜9041和9043以及调制器9042。5％反射棱镜931至933对应于图13中的分光器911至913。图13中的偏振复用器917包括图14中的偏振复用器9071和100％反射棱镜9072。通过棱镜透射的光光线全部是准直光光线，并且透镜9031、9033、9041和9043以如待耦合到调制器9032和9042的方式对准直光光线进行转换。

50％反射棱镜9021接收从图13中的光源901输入的连续光。该连续光由50％反射棱镜9021分支成两条光线，并且经分支的连续光光线经受由调制器9032和9042进行的相位调制。5％反射棱镜931和932反射由调制器9032和9042分别调制的信号光光线的光功率的5％，并且将经反射的信号光光线导向监视器PD 921和922。偏振复用器9071耦合通过5％反射棱镜931和932透射的信号光光线，并且产生偏振复用光。5％反射棱镜933反射偏振复用信号光的光功率的5％，并且将经反射的偏振复用信号光导向监视器PD 923。100％反射棱镜9022和9072被用于改变光的方向。通过5％反射棱镜933透射的偏振复用光耦合到图13中的光纤908。

关于本发明，PTL 1和PTL 2中的每一个公开了一种包括光纤和棱镜的光模块的配置。

[引用列表]

[专利文献]

[PTL 1]日本未审查专利申请公开No.2005-249966(段落[0037])

[PTL 2]日本未审查专利申请公开No.H01-057214(第2页)

发明内容

[技术问题]

如图14中所图示，由使用大量光学组件的微光学器件来实现光模块990。为了减少采用微光学器件的光学系统中的过度损失，需要精确地使单独的光学组件的光轴彼此匹配。例如，当50％反射棱镜9021和100％反射棱镜9022被分别安装时，由于两个组件之间的角度失准而导致的光轴失准极大地影响光模块990的光损失。

图15和图16是用于描述调整棱镜的光轴的过程的图。在图15和图16中，描述了具有第一棱镜1301和第二棱镜1302的光学系统的光轴调整。参考图15，首先，通过使用能够检测信号光的波长的相机来调整第一棱镜1301的光轴。在第一棱镜1301的位置被固定之后，如图16中所图示，通过使用相机来观察第一棱镜1301和第二棱镜1302的反射光来调整第二棱镜1302的光轴。此过程被应用于例如图14中所图示的50％反射棱镜9021和100％反射棱镜9022的调整。

如图15和图16中所描述的，当构成光模块990的光学组件被组装时，需要针对这些光学组件中的每一个进行重复精确的光轴调整。因此，光模块990所需要的复杂的光轴调整是产量减少和光模块990的成本增加的原因。

此外，光模块990具有在大量的光学组件被安装时为防止光学组件之间的物理或光学干涉而难以提高待装配的光学组件的安装密度的问题。尽管透镜和棱镜单独地具有小尺寸，然而待在组装中使用的操纵器的间隙空间对这些组件中的每一个而言是必需的。这使得难以使光模块990微型化。然后，PTL 1和PTL 2两者均未公开用于解决实现具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的光模块的问题的技术。

(发明的目标)

本发明的目标是提供用于实现具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的光模块的技术。

[问题的解决方案]

根据本发明的集成棱镜包括：偏振旋转单元，所述偏振旋转单元形成在棱镜的外部表面上并且将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及偏振复用单元，所述偏振复用单元形成在所述棱镜的内部表面上，对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，并且输出所述偏振作为包括所述第二光和所述第三光的第四光。

根据本发明的配置集成棱镜的方法包括：在棱镜的外部表面上形成偏振旋转单元，所述偏振旋转单元将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及在所述棱镜的内部表面上形成偏振复用单元，所述偏振复用单元对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，并且输出偏振光作为包括所述第二光和所述第三光的第四光。

发明的有益效果

根据本发明的集成棱镜和配置该集成棱镜的方法实现了具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的光模块。

附图说明

图1是图示根据第一示例实施例的光模块100的配置的框图；

图2是图示光模块100的特定配置的示意图；

图3是沿着光模块100中的截面A-B截取的截面图；

图4是图示集成棱镜104的配置的图；

图5是用于描述制造集成棱镜104的方法的示例的图；

图6是用于描述调整集成棱镜103的安装位置的方法的图；

图7是用于描述当用相机监视集成棱镜103的准直光的位置时的方式的图；

图8是用于描述当用相机监视集成棱镜103的准直光的位置时的方式的图；

图9是用于描述调整集成棱镜104的光轴的方法的图；

图10是图示组装光模块100的过程的流程图的示例；

图11是图示根据第二示例实施例的光模块200的配置的示意图；

图12是图示根据第三示例实施例的光模块300的配置的示意图；

图13是采用DP-QPSK调制的一般光发送器的框图；

图14是图示构成光发送器900的光学系统的光学组件的特定布置的图；

图15是用于描述调整棱镜的过程的图；

图16是用于描述调整棱镜的过程的图。

具体实施方式

将参考附图描述本发明的第一示例实施例。图1是图示根据本发明的第一示例实施例的光模块100的配置的框图。光模块100包括光源102、集成棱镜103和104、调制器110和111以及监视器PD 112至114。光模块100通过使用调制器110和111来对从光源102输出的连续光进行调制，产生信号光，并且将所产生的信号光输出到光纤150。可以不将光源102和光纤150包括在光模块100中。将在下面描述光模块100的更特定配置。注意，在图1以及此后的每个附图中分配给信号的箭头指示信号的方向的示例，但是不限制信号的方向。

图2是图示光模块100的特定配置的示意图。图3是沿着光模块100的图2中的截面A-B截取的截面图。此后在每个附图中，与已经描述的元件相同的元件被分配有相同的附图标记，并且因此省略对其描述。

包括集成棱镜103和104的光学组件被布置在光模块100的基板101上。基板101是上面安装有光学组件的基板。在基板101上，指示装备有光学组件的位置的标记、用于调制器110和111的电布线以及定位块120在制造时被提前形成。然而，图2未图示标记和电布线。针对基板101，可使用在高频特性和处理准确度方面极好的陶瓷基板。光源102、集成棱镜103和104、透镜105至109、调制器110和111以及监视器PD 112至114被安装在基板101上。

透镜105至109是由对信号光的波长带来说透明的玻璃形成的透镜。透镜105至109可以是非球面透镜。透镜105至109被用于高效地传播通过相应的光学组件透射的光。

在图2中用虚线指示光模块100内部的光传播的光轴。将连同光轴一起详细地描述光学组件的位置关系。光源102例如是可变波长激光器。紧接在光源102后面安装的透镜105将输出光转换成准直光。准直光是具有大约500μm的直径的平行光。

通过使用标记将集成棱镜103安装在从透镜105出射的连续光的光轴上。针对集成棱镜103的材料，可使用对连续光的波长来说透明的石英。在集成棱镜103和104的入射和出射表面上，形成了防反射膜。在集成棱镜103和104内部的反射表面上，形成了具有预定反射率(例如，5％、50％和100％)的镜。具有约100％的反射率的镜也被称作全反射镜。具有小于100％的反射率的镜也被称作半透明镜。镜例如是介质多层膜。

集成棱镜103包括具有50％的透射率和反射率的50％反射镜1031以及具有100％的反射率的100％反射镜1032。50％反射镜1031和100％反射镜1032以相对于来自透镜105的入射光形成的45度的角度而使用的方式形成在棱镜的表面上。通过将上面形成有50％反射镜1031和100％反射镜1032的棱镜结合在一起来组装集成棱镜103。将稍后使用图4来描述集成棱镜104的配置。

透镜106和107被布置以便将从集成棱镜103出射的准直光耦合到调制器110和111。透镜106和透镜107是与透镜105相同并且被布置为与透镜105相对面对的组件。调制器110和111对连续光进行调制并且产生信号光。作为调制器110和111，可使用紧凑且在特性上极好的磷化铟(InP)光调制器。

如图3中所图示，通过紧靠提前形成在基板101上的定位块120来将调制器110和111安装在基板101上。安装在基板101上的调制器110和111的连续光输入部分之间的距离等于从集成棱镜103出射的准直光的两条光线之间的距离。

透镜108和109被布置在调制器110和111后面(换句话说，在信号光的出射侧)。透镜108和109将从调制器110和111出射的信号光转换成准直光。通过将与透镜105至107的组件相同的组件用于透镜108和109，可避免透镜的混合。当过度损失是允许的时，可以通过以与基板101接触的方式布置透镜105至109的外壳来省略透镜105至109的光轴在与基板101的表面垂直的方向上的调整。

在图2中，集成棱镜104被布置在透镜108和109后面。图4是图示集成棱镜104的配置的图。集成棱镜104是包括通过使用棱镜集成为一体的1/2波长板141、光延迟板142、5％反射镜143、95％反射镜144和偏振复用器145的光学组件。偏振复用器145透射输入横电(TE)光的5％并且反射输入横电(TE)光的95％，以及反射输入横磁(TM)光的5％并且透射输入横磁(TM)光的95％。作为包括在集成棱镜104中的5％反射镜143、95％反射镜144和偏振复用器145，可以使用介质多层膜。

信号光垂直入射在1/2波长板141和光延迟板142上。5％反射镜143、95％反射镜145和偏振复用器145以相对于从透镜108和109入射的准直光形成的45度的角度而使用的方式形成在棱镜的表面上。通过在其表面上形成这些反射镜和偏振复用器145的棱镜、1/2波长板141以及光延迟板142结合在一起来组装集成棱镜104。入射在1/2波长板141和光延迟板142上的信号光的光轴之间的距离等于从集成棱镜103出射的连续光的两条光线之间的距离和从调制器110和111出射的信号光的光轴之间的距离。

存在从集成棱镜104出射信号光的四个出射部分。在图4中，第一出射部分146是调制器110的输出光功率的监视输出，并且第二出射部分147是调制器111的输出光功率的监视输出。第三出射部分148是偏振复用信号光的光功率的监视输出，并且第四出射部分149是偏振复用信号光的输出。如图2中所图示，监视器PD 112、114和113被布置在监视输出的三个位置上，换句话说，在第一出射部分146、第二出射部分147和第三出射部分148的光轴上，并且能够独立地测量相应的光功率。可以将用于将信号光耦合到光纤150的透镜安装在第四出射部分149的光轴上。

图5是用于描述制造集成棱镜104的方法的示例的图。如图5中所图示，由在其中插入有图4中所图示的5％反射镜143、95％反射镜144和偏振复用器145的玻璃材料来制造集成棱镜104。通过沿着图5中所图示的虚线切割层压玻璃材料，在无需特殊处理的情况下依照与一般棱镜的过程基本上类似的过程容易地制造集成棱镜104。

接下来，将参考图2描述制造光模块100的过程。首先，依照基板101上的标记(未图示)将光源102装配在基板101上。这时，期望光源102的光轴的位置与光轴的设计位置匹配。然而，可由稍后安装的透镜105来调整光源102的光轴的位置。因此，可按偏离设计值大约100μm或更小的准确度安装光源102就足够了。一般而言，在这种光模块的光学组件的安装中使用的组装装置具有1μm或更小的安装准确度。因此，可按令人满意的准确度安装光源102。

随后，安装透镜105。透镜105将由光源102输出的连续光转换成准直光。当调整透镜105的光轴时，能够检测来自光源102的出射光的相机(例如，红外相机)被布置在光轴上。是通过将透镜调整到即便当相机在光轴方向上移动时也不改变连续光的位置和准直光的束直径的这种位置来确定透镜105相对于光源102的位置。此后，通过紫外线固化树脂等将透镜105结合且固定在基板101上。

接下来，将描述集成棱镜103的安装。图6是用于描述调整集成棱镜103的安装位置的方法的图。首先，集成棱镜103被定位为与形成在基板101上的标记对准。因为从透镜105出射的光是准直光，所以即便当集成棱镜103的位置在图6的左右方向上稍微偏移时连续光的光功率中的过度损失也不会大大地增加。然而，当集成棱镜103的位置在图6的上下方向上大大地偏移时，在准直光中发生“遮蔽”，这可能可以导致信号光的光功率中的过度损失。此外，当集成棱镜103被安装为相对于设计位置旋转时，由于角度失准而在集成棱镜103与调制器110和111之间的耦合中发生过度损失。

因此，如图6中所图示，通过使用能够检测出射光的相机来观察来自集成棱镜103的出射光来调整集成棱镜103的安装位置。首先，执行集成棱镜103在旋转方向上的定位。具体地，集成棱镜103的位置被调整使得即便当相机在与出射光平行的方向上移动时，来自集成棱镜103的出射光的斑位置也不会改变。因此，集成棱镜103的角度(旋转方向)被准确地确定。

接下来，执行集成棱镜103在图6的上下方向上的定位。图7和图8是用于描述用相机监视从集成棱镜103出射的准直光的位置的方式的图。图7和图8的左侧图示集成棱镜103的顶视图，并且用标有箭头的点划线指示准直光的光轴。在图7和图8的右侧，用圆示意性地指示当从输出侧用相机观察集成棱镜103时的准直光的横截面。如图7中所图示，集成棱镜103在附图的上下方向上的位置被调整，使得准直光入射在夹在棱镜之间的反射膜的中心上。

图8图示集成棱镜103在附图中位于正确位置下面的情况。50％反射镜1031和100％反射镜1032被彼此平行地定位。因此，当与图7相比在附图的上下方向上发生集成棱镜103的位置失准时，待出射的准直光的两条光线像图8中所图示的那样在相同方向上移动。因此，针对待从集成棱镜103出射的准直光的两条光线中的仅一条执行集成棱镜103的位置调整就足够了。利用此调整，可准确地调整光轴在图7的上下方向上的位置，使得与设计值的偏差变成50μm或更小。

接下来，调制器110和111被安装为紧靠提前装配在基板101上的定位块120。因此，调制器110和111在无需精确的光轴调整的情况下被安装在预定位置处。

因为执行了使用透镜106至109的光轴调整，所以调制器110和111的光轴调整在光调制器在附图的左右方向上的位置方面不需要高准确度。然而，调制器110和111在附图的上下方向上的位置失准可以影响入射在调制器110和111上的连续光的光功率中的过度损失。此外，调制器110和111在调整器110和111的数值孔径(NA)的范围内的角度失准不会大大地增加光功率中的过度损失。然后，当在附图的上下方向上的位置失准在调制器110和111中的每一个中不存在于连续光的入射点与信号等的出射点之间时，调制器110和111的角度失准不会发生。

因此，为了减少由于调制器110和111的位置失准和角度失准而导致的过度损失，重要的是防止调制器110和111在附图的上下方向上的位置失准。在本示例实施例中，调制器110和111在附图的上下方向上的安装准确度借助于定位块120具有令人满意的准确度。因此，集成棱镜103的位置失准是在调制器110和111前面(在连续光的入射侧)的光轴失准的主要因素。然而，如上所述集成棱镜103的安装准确度是大约50μm，并且另外，可在下一个透镜安装过程中校正大约100μm的集成棱镜103的位置失准。因此，在本示例实施例中，集成棱镜103以及调制器110和111以低光损失耦合。

在调制器110和111被安装之后，在调制器110和111前面和后面的透镜106至109被安装。首先，在调制器110和111的入射侧的透镜106和107被安装。透镜106和107被调整到来自光源102的连续光的光功率最强地耦合到调制器110和111的位置。因此，当透镜106和107的光轴被调整时，可以由在调制器110和111的输出侧的暂时布置的PD来测量从调制器110和111出射的光的光功率。可替选地，当调制器110和111具有监视波导中的光功率的功能时，可以使用这些功能。例如，通过紫外线固化树脂将透镜106和107结合且固定在相对于调制器110和111具有最高耦合效率的位置处。

通过调整透镜106和107的位置来校正从集成棱镜103以及调制器110和111出射的连续光之间的光轴失准。当从集成棱镜103以及调制器110和111出射的连续光之间的光轴失准大约是100μm或更小时，来自光源102的连续光可在过度损失是令人满意地低的状态下耦合到调制器110和111。

透镜108和109将从调制器110和111输出的信号光转换成准直光，并且作出入射在包括在集成棱镜104中的1/2波长板141和光延迟板142上的准直光的相应的光线。依照与紧接在光源102后面的透镜105的过程类似的过程通过使用相机监视准直光来定位透镜108和109，并且通过紫外线固化树脂将透镜108和109结合且固定在基板101上。

随后，将描述调整集成棱镜104的方法。图9是用于描述调整集成棱镜104的光轴的方法的图。来自调制器111的出射光通过光延迟板142被透射，并且此后被95％反射镜144和偏振复用器145反射。结果，调制器111的出射光的光轴平行平移。另一方面，在集成棱镜104中根据斯涅耳定律稍微平行平移的调制器110的出射光基本上不会移动很多。鉴于此，如图9中所图示，可通过使仅调制器110出射信号光并且用红外相机监视该信号光来执行集成棱镜104的角度调整。入射在集成棱镜104上的准直光的两条光线之间的相对位置关系可被认为与从图7和图8中所图示的集成棱镜103出射的准直光的两条光线之间的相对位置关系相同。因此，通过使用相机监视准直光集成棱镜104的平面内光轴调整也是可能的，类似于集成棱镜103的光轴调整。

注意，由透镜108和109产生的准直光的直径相对于监视器PD 112至114的光接收直径是令人满意地大的。因此，监视器PD 112至114的安装位置不需要高准确度。因此，监视器PD 112至114的安装是相对容易的。

图10是图示组装上述的根据本示例实施例的光模块100的过程的流程图的示例。在图10中的步骤S11处，依照基板101上的标记将光源102装配在基板101上。在步骤S12处，通过使用相机来调整透镜105的位置。在步骤S13处，通过使用相机来调整集成棱镜103的位置。在步骤S14处，使调制器110和111紧靠定位块120。在步骤S15处，通过监视调制器110和111上的入射光的强度来调整透镜106和107的位置。在步骤S16处，通过使用相机来调整透镜108和109的位置。在步骤S17处，通过使用相机来调整集成棱镜104的位置。在步骤S18处，监视器PD 112至114被安装。

以这种方式在基板101上配置的光模块100被收容在外壳中。集成棱镜104输出偏振复用信号光。通过将偏振复用信号光连接到光纤150使得与光纤150耦合，可将光模块100并入到使用DP-QPSK调制的光通信装置中。

(光模块的功能)

将参考图2描述根据第一示例实施例的光模块100的功能。由透镜105将从光源102出射的连续光转换成准直光，并且从光源102出射的连续光入射在集成棱镜103上。包括在集成棱镜103中的50％反射镜1031和100％反射镜1032相对于由透镜105产生的准直光形成45度的角度。通过相结合地使用50％反射镜1031和100％反射镜1032，由透镜105产生的准直光被分支成具有近似相等的光功率的准直光的两条平行光线。由透镜106和107对准直光的经分支的两条光线进行集中，并且分别耦合到调制器110和111。调制器110和111由来自被安装在光模块100外部的未图示的驱动器电路的电信号来驱动。调制器110和111对从透镜106和107入射的连续光执行相位调制，并且产生信号光的两条光线。调制器110和111可以通过使用分别不同的电信号来对连续光执行QPSK调制。然而，调制器110和111的调制方案不限于QPSK。由调制器110和111产生的信号光的光线分别再次由透镜108和109转换成准直光，并且被输出到集成棱镜104。

从调制器110出射的信号光的偏振由包括在集成棱镜104中的1/2波长板141旋转了90度。光源102输出横电(TE)模式的连续光。因此，入射在1/2波长板141上的TE模式的信号光通过偏振旋转而变成横磁(TM)模式的信号光。变成TM模式的信号光具有由5％反射镜143从待耦合到监视器PD 112的第一出射部分146出射的光功率的5％，并且具有通过5％反射镜143透射以入射在偏振复用器145上的光功率的95％。

另一方面，从调制器111出射的信号光经受通过包括在集成棱镜104中的光延迟板142的延迟量的调整。光延迟板142的延迟量被设定为使得从调制器110出射的信号光的相位与从调制器111出射的信号光在偏振复用器145的输出上的相位匹配。经相位调整的信号光具有由95％反射镜144从待耦合到监视器PD 114的第二出射部分147出射的光功率的5％，并且具有到达偏振复用器145的光功率的95％。

偏振复用器145透射TM模式的光功率的95％并且反射TM模式的光功率的5％。此外，偏振复用器145透射TE模式的光功率的5％并且反射TE模式的光功率的95％。因此，在偏振复用器145中，通过1/2波长板141透射的TM模式的信号光的光功率的95％与通过光延迟板142透射的TE模式的信号光的光功率的95％复用。复用光被从第四出射部分149输出到光模块100外部。此光耦合到光纤。因为由光延迟板142来调整TE模式的信号光的相位，所以TE模式的信号光的相位与TM模式的信号光的相位匹配。此外，由偏振复用器145复用的信号光的光功率的5％被从第三出射部分148输出到监视器PD 113，以便监视复用信号光的光功率。以这种方式，光模块100可产生DP-QPSK调制的信号光。

如上所述，根据第一示例实施例的光模块100能够通过分别使布置在调制器110和111前面的棱镜以及布置在调制器110和111后面的棱镜成一体来显著地减少光轴调整所必需的过程。在调制器110和111的输入侧，可通过仅调整一个集成棱镜103同时地执行由棱镜分支的准直光的两条光线的光轴调整。在调制器110和111的输出侧，类似地，可通过调整一个集成棱镜104同时地执行通过对从调制器110和111出射的信号光进行转换所获得的准直光的两条光线的光轴调整。结果，用于组装光模块的过程的数目显著地减少。另外，可通过将光学组件集成为集成棱镜103和104来减少构成光模块100的组件的数目。因此，可减少在光学组件的安装中必需的间隙，这实现了光模块的微型化。

换句话说，根据第一示例实施例的光模块100展示了易于组装的有利效果。原因是，当一般光模块中的大量棱镜中的每一个需要光轴调整时，光模块100能够通过在集成棱镜基础上的光轴调整来缩短光轴调整的过程。

此外，光模块100也展示了在不改变方向的情况下通过将一个相机用于光轴调整来简化生产设施的有利效果，因为仅一个方向上的光轴需要调整。

另外，根据第一示例实施例的光模块100展示了具有更少数目的组件并且也易于微型化的有利效果。

原因是在其中集成有反射镜和偏振复用器的集成棱镜被用作光学组件。然后，通过使用集成棱镜103和104，减少了在安装多个光学组件时的问题，诸如确保用于组装装置的间隙和在光轴调整时的间隙，或者关于对粘合剂在棱镜固定时的泄漏的担忧。例如，根据第一示例实施例的光模块100也使得光学组件之间的距离能够大约接近于准直光的直径。

(第一示例实施例的修改例)

在第一示例实施例中具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的有利效果也可通过在下面所描述的根据第一示例实施例的光模块100的修改例来获得。参考图1和图2，给出了在括弧内指示与光模块100的修改例相关的元件的附图标记的描述。该光模块的修改例包括分支部分(103)、光调制器(110和111)以及集成棱镜(104)。

分支部分(103)包括半透明镜(1031)和全反射镜(1032)。半透明镜(1031)以预定比例分支输入光，并且输出经分支的输入光的一条光线。全反射镜(1032)被布置为使得由半透明镜(1031)分支的输入光的另一光线与从半透明镜(1031)输出的一条输入光光线平行地输出。全反射镜(1032)反射基本上所有的入射光光线。

光调制器(110和111)分别对从分支部分(103)入射的一条输入光光线和另一条输入光光线进行调制，并且产生且输出第一光和第二光。

集成棱镜(104)包括偏振旋转部分(141)和偏振复用部分(145)。偏振旋转部分(141)将与一条输入光光线相对应的第一光的偏振转换成具有与和另一输入光光线相对应的第二光的偏振垂直的偏振的第三光。偏振旋转部分(141)形成在棱镜的外部表面上。偏振复用部分(145)对第二光和第三光进行偏振复用，并且输出偏振复用光作为第四光。偏振复用部分(145)形成在棱镜的结合表面上(换句话说，在棱镜的内部表面上)。

在包括这种配置的光模块中，通过使用分支部分和集成棱镜作为基础的光轴调整来缩短光轴调整的过程。此外，光模块100的上述修改例通过使用分支部分以及在其中集成有反射镜和偏振复用器的集成棱镜来减少在安装多个光学组件时的问题。结果，光模块100的上述修改例展示了具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的有利效果。

(第二示例实施例)

图11是图示根据本发明的第二示例实施例的光模块200的配置的示意图。光模块200与根据第一示例实施例的光模块100之间的差异在于光模块200包括100％反射镜201以及代替集成棱镜104的集成棱镜204。除了偏振复用器245的规格是不同的，集成棱镜204包括与集成棱镜104的配置相同的配置。除光模块200的上述配置以外的配置与光模块100的那些配置相同。在图10中，与图2中的元件相同的元件被指派有相同的附图标记，并且因此将省略对其进行描述。

图11图示来自光源102的出射光的光轴与通过调制器110传递的光的光轴不在相同轴上的配置。在图11中所图示的光模块200中，从光源102出射的连续光被100％反射镜201反射，并且从与图2中的方向不同的方向入射在集成棱镜103上。此外，在根据本示例实施例的集成棱镜204中使用的偏振复用器245透射TE模式的光功率的95％并且反射TE模式的光功率的5％。此外，偏振复用器245透射TM模式的光功率的5％并且反射TM模式的光功率的95％。结果，与光模块100不同，光模块200在附图中向上输出信号光的光功率的95％。

包括这种配置的根据第二示例实施例的光模块200展示了易于组装和微型化的有利效果，类似于根据第一示例实施例的光模块100。另外，通过改变连续光和信号光的光路，光模块200使得能够减小光模块200在与调制器110和调制器111的光轴平行的方向(图11的横向方向)上的大小。

此外，即便当具有与根据第一示例实施例的光模块的规格相同的规格的偏振复用器145被使用而代替偏振复用器245，并且1/2波长板141和光延迟板142的位置被交换时，集成棱镜204也能够执行相同的操作。

(第三示例实施例)

图12是图示根据本发明的第三示例实施例的光模块300的配置的示意图。光模块300与图2中所图示的根据第一示例实施例的光模块100之间的差异在于相当于集成棱镜103以及调制器110和111的功能由一个芯片集成光波导301来实现。在图12中，与根据第一示例实施例的光模块100的那些元件公共的元件被指派有相同的附图标记和名称，并且因此将省略对其进行描述。

集成光波导301包括分支光波导302和调制器303。透镜304将从光源102出射的连续光耦合到分支光波导302。执行透镜304的光轴调整以使在输出侧从相应的调制器303出射的光功率最大化和均衡。分支光波导302以预定比例(例如，1:1的光功率比例)使输入连续光分支成两条光线。由分支光波导302分支的光的两条光线被输入到调制器303。调制器303是平行地布置的两个光调制器。针对调制器303的材料，例如，使用InP。然而，包括分支光波导302的集成光波导301的材料不受限制。调制器303分别独立地对由分支光波导302分支的光光线进行调制，并且将经调制的光光线输出到集成棱镜104。调制器303的调制方案例如是QPSK，但是不限于此。

包括这种配置的光模块300具有作为一个芯片集成光波导301而形成一体的分支光波导302和调制器303。因此，光模块300消除根据第一示例实施例的光模块100中的集成棱镜103以及透镜106和107的光轴调整的需要。

附加地，与根据第一示例实施例的光模块100相比，光模块300还缩短光轴调整的过程。原因是分支连续光的分支光波导302与调制器303集成在一起。此外，光模块300也通过集成光学组件来减少在与第一和第二示例实施例类似地安装多个光学组件时的问题。结果，光模块300也展示了具有更少数目的组件并且光模块易于组装和微型化的有利效果。

注意，可以在基板101上提供用于在附图的上下方向上定位集成光波导301的定位块。此外，当光源102也被与集成光波导301集成在一起时，光轴调整的过程的进一步缩短和光模块300的进一步微型化是可能的。另外，光模块300可以包括第二示例实施例中所描述的集成棱镜204而不是集成棱镜104。

(第四示例实施例)

第二集成棱镜的最小配置将作为第四示例实施例被描述。图4中对应的附图标记被指示在括弧内。最小配置的第二集成棱镜包括偏振旋转部分(141)和偏振复用器部分(145)。偏振旋转部分(141)将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光。偏振复用部分(145)对第二光和第三光进行偏振复用，并且输出偏振复用光作为包括第二光和第三光的第四光。偏振旋转部分(141)形成在棱镜的外部表面上。偏振复用部分(145)形成在棱镜的内部表面上。

上述的偏振旋转部分和偏振复用部分分别对应于图4中的1/2波长板141和偏振复用器145。仅包括1/2波长板141和偏振复用器145的最小配置的这种集成棱镜也通过将光学组件形成一体减少了在安装光学组件时的问题。换句话说，图4中所图示的仅包括1/2波长板141和偏振复用器145的集成棱镜也能够获得实现具有更少数目的组件并且易于组装和微型化的光模块的有利效果。

(示例实施例的其它修改例)

下文是依照示例实施例中的每一个的光模块或集成棱镜的配置适用的修改例。

调制器110、111和303的数目可以是三个或更多个。在这种情况下，需要依照调制器的数目来调整集成棱镜的反射镜的反射率、分支光波导的分支的数目等。装配三个或更多个调制器使得能实现具有不同的调制方案的信号光光线的共存。

可以不将光源102安装在基板101上。使光源102与基板101分开可避免从光源102产生的热对调制器110、111和303的影响。

可以借助于在其一端处包括透镜的光纤将光源102与集成棱镜103连接。在光纤末端连接的透镜输出准直连续光。通过使用另一光源来提前组装基板101上的光学组件，并且当基板101上的光学组件被装配在包装上时借助于光纤将基板101上的光学组件与光源102连接。在本修改例中，因为光源102和其它光学组件可被彼此独立地组装，所以改进了包括光源的光模块100和200的总体产量。

另外，可以将光源102布置在光模块100、200或300外部，并且可以将半导体光放大器安装在基板101上代替光源102。安装半导体光放大器可降低光源102的输出。

在每个示例实施例中，反射镜或偏振复用器的透射率或反射率被例示为5％、50％、95％和100％。然而，当允许根据每个示例实施例的光模块操作反射镜或偏振复用器的透射率或反射率时，反射镜或偏振复用器的透射率或反射率可以不准确地与这些值匹配。此外，当光功率中的过度损失被允许时，准直光在反射镜或偏振复用器上的入射角度也可以不是准确地45度。另外，每个光学组件的尺寸和安装位置可以具有其中过度损失可通过光轴调整而落在容许范围内的范围中的误差。

注意，本发明的示例实施例可被描述为以下补充注释，但是不限于下列的。

(补充注释1)

一种集成棱镜，所述集成棱镜包括：

偏振旋转单元，所述偏振旋转单元形成在棱镜的外部表面上并且将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及

偏振复用单元，所述偏振复用单元形成在所述棱镜的内部表面上，对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，并且输出所述偏振作为包括所述第二光和所述第三光的第四光。

(补充注释2)

根据补充注释1所述的集成棱镜，其中

所述集成棱镜在所述棱镜的内部表面上包括分别分支并输出所述第二光的部分、所述第三光的部分和所述第四光的部分的第一分支单元、第二分支单元和第三分支单元，并且由所述第一分支单元所分支的光的一条光线、由所述第二分支单元所分支的光的一条光线和由所述第三分支单元所分支的光的一条光线被输入到分别不同的光接收元件。

(补充注释3)

根据补充注释2所述的集成棱镜，其中

所述偏振复用单元相对于所述第二光和所述第三光形成约45度的角度，

所述第一分支单元是相对于所述第二光形成约45°的角度的半透明镜，

所述第二分支单元是相对于所述第三光形成约45度的角度的半透明镜，

所述第三分支单元是相对于所述第四光形成约45度的角度的半透明镜，并且

所述第一分支单元、所述第二分支单元和所述第三分支单元形成在构成所述集成棱镜的所述棱镜的分别不同的表面上。

(补充注释4)

根据补充注释3所述的集成棱镜，其中

通过针对每个偏振将所述偏振复用单元的反射率和透射率设定为预定值来使所述偏振复用单元充当所述第三分支单元。

(补充注释5)

根据补充注释1至4中的任一项所述的集成棱镜，其中

设定所述第二光的延迟量使得所述第二光的相位与所述第三光在所述第四光中的相位匹配的光延迟单元被包括在所述棱镜的外部表面上。

(补充注释6)

一种光模块，所述光模块包括：

第四分支单元，所述第四分支单元以预定比例分支输入光；

光调制器，所述光调制器分别对由所述第四分支单元分支的所述输入光的一条光线和所述输入光的另一光线进行调制；以及

根据补充注释1至5中的任一项所述的集成棱镜，

其中

所述光调制器向所述集成棱镜输出通过对所述输入光的所述一条光线进行调制所获得的光，以作为所述第一光，并且向所述集成棱镜输出通过对所述输入光的所述另一光线进行调制所获得的光，以作为所述第二光。

(补充注释7)

根据补充注释6所述的光模块，其中

所述第四分支单元包括以所述预定比例分支所述输入光并且产生所述输入光的所述一条光线和所述输入光的所述另一光线的半透明镜，以及被布置为使得所述输入光的所述另一光线被与所述输入光的所述一条光线平行地输出的全反射镜，并且

产生所述输入光的所述一条光线和所述另一光线的所述半透明镜以及所述全反射镜形成在棱镜的、相对于所述输入光形成约45度的角度的分别不同的表面上。

(补充注释8)

根据补充注释6或7所述的光模块，其中

所述第四分支单元、所述光调制器和所述集成棱镜被布置在包括定位块的基板上，并且所述光调制器在与从所述第四分支单元入射在所述光调制器上的光的光轴垂直的方向上的位置被确定为使得所述光调制器与所述定位块接触。

(补充注释9)

根据补充注释6所述的光模块，其中

所述第四分支单元是以所述预定比例分支所述输入光并且产生所述输入光的所述一条光线和所述输入光的所述另一光线的分支光波导，并且所述第四分支单元和所述光调制器被作为一体集成到光波导元件中。

(补充注释10)

根据补充注释6至9中的任一项所述的光模块，还包括产生所述输入光的光源。

(补充注释11)

一种光通信装置，在所述光通信装置中包括根据补充注释6至10中的任一项所述的光模块。

(补充注释12)

一种配置集成棱镜的方法，所述方法包括：

在棱镜的外部表面上形成偏振旋转单元，所述偏振旋转单元将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及

在所述棱镜的内部表面上形成偏振复用单元，所述偏振复用单元对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，并且输出偏振光作为包括所述第二光和所述第三光的第四光。

在上文中，已经参考示例实施例描述了本申请的发明。然而，本申请的发明不限于上述的示例实施例。可在本申请的发明的范围内对本申请的发明的配置和细节作出本领域的技术人员可理解的各种修改。

本申请基于于2015年2月25日提交的日本专利申请No.2015-034808，并要求其优先权的权益，其公开被整体地并入在本文中。

[附图标记列表]

100、200、300 光模块

101 基板

102、901 光源

103、104、204 集成棱镜

1031 50％反射镜

1032、201 100％反射镜

105至109、304 透镜

110、111、303、903、904、9032、9042 调制器

112至114、921至923 监视器PD

120 定位块

1301 第一棱镜

1302 第二棱镜

141、905 1/2波长板

142 光延迟板

143 5％反射镜

144 95％反射镜

145、245、907、9071 偏振复用器

146 第一出射部分

147 第二出射部分

148 第三出射部分

149 第四出射部分

150、908 光纤

301 集成光波导

302 分支光波导

902、911至913 分光器

9021 50％反射棱镜

9022、9072 100％反射棱镜

9031、9033、9041、9043 透镜

906 延迟板

931至933 5％反射棱镜

Claims (10)

1.一种集成棱镜，所述集成棱镜包括：

偏振旋转单元，所述偏振旋转单元形成在棱镜的外部表面上并且被配置成将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及

偏振复用单元，所述偏振复用单元是形成在所述棱镜的内部表面上的半透明镜，被配置成对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，被配置成分支并输出所述偏振作为包括所述第二光和所述第三光的第四光，

其中，所述偏振复用单元将从所述第四光分支的光的一条光线输出到光接收元件。

2.根据权利要求1所述的集成棱镜，其中

所述集成棱镜在所述棱镜的内部表面上包括分别分支并输出所述第二光的部分和所述第三光的部分的第一分支单元和第二分支单元，并且

由所述第一分支单元所分支的光的一条光线和由所述第二分支单元所分支的光的一条光线被输入到分别不同的光接收元件。

3.根据权利要求2所述的集成棱镜，其中

所述偏振复用单元相对于所述第二光、所述第三光和所述第四光形成约45度的角度，

所述第一分支单元是相对于所述第二光形成约45度的角度的半透明镜，

所述第二分支单元是相对于所述第三光形成约45度的角度的半透明镜，并且

所述第一分支单元、所述第二分支单元和所述偏振复用单元形成在构成所述集成棱镜的所述棱镜的分别不同的表面上。

4.根据权利要求3所述的集成棱镜，其中

所述偏振复用单元被针对每个偏振将所述偏振复用单元的反射率和透射率设定为预定值。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的集成棱镜，其中

光延迟单元被包括在所述棱镜的外部表面上，所述光延迟单元设定所述第二光的延迟量使得在所述第四光中所述第二光的相位与所述第三光的相位匹配。

6.一种光模块，所述光模块包括：

第三分支单元，所述第三分支单元以预定比例分支输入光；

光调制器，所述光调制器分别对由所述第三分支单元分支的所述输入光的一条光线和所述输入光的另一光线进行调制；以及

根据权利要求1至4中的任一项所述的集成棱镜，其中

所述光调制器向所述集成棱镜输出通过对所述输入光的所述一条光线进行调制所获得的光，以作为所述第一光，并且向所述集成棱镜输出通过对所述输入光的所述另一光线进行调制所获得的光，以作为所述第二光。

7.根据权利要求6所述的光模块，其中

所述第三分支单元包括以所述预定比例分支所述输入光并且产生所述输入光的所述一条光线和所述输入光的所述另一光线的半透明镜，以及被布置为使得所述输入光的所述另一光线被与所述输入光的所述一条光线平行地输出的全反射镜，并且

产生所述输入光的所述一条光线和所述另一光线的所述半透明镜以及所述全反射镜形成在棱镜的、相对于所述输入光形成约45度的角度的分别不同的表面上。

8.根据权利要求6所述的光模块，其中

所述第三分支单元、所述光调制器和所述集成棱镜被布置在包括定位块的基板上，并且所述光调制器在与从所述第三分支单元入射在所述光调制器上的光的光轴垂直的方向上的位置被确定为使得所述光调制器与所述定位块接触。

9.根据权利要求6所述的光模块，其中

所述第三分支单元是以所述预定比例分支所述输入光并且产生所述输入光的所述一条光线和所述输入光的所述另一光线的分支光波导，并且所述第三分支单元和所述光调制器被作为一个体集成到光波导元件中。

10.一种配置集成棱镜的方法，所述方法包括：

在棱镜的外部表面上形成偏振旋转单元，所述偏振旋转单元将输入第一光的偏振转换成具有与输入第二光的偏振垂直的偏振的第三光；以及

在所述棱镜的内部表面上形成偏振复用单元，所述偏振复用单元对所述第二光和所述第三光的偏振进行复用，分支包括所述第二光和所述第三光的第四光，并将从所述第四光分支的光的一条光线输出到光接收元件。