CN110447150A - 波分复用光发送模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的波分复用光发送模块具备：多个激光器，它们分别射出彼此波长不同的多个激光；透镜，其被射入多个激光，将多个激光呈放射状地射出；带通滤光器，其设置于透镜的光出射方向，入射角度越大，透过中心波长越短；以及反射镜，其在带通滤光器的光出射方向，相对于带通滤光器而倾斜地设置，具有将多个激光反射的反射面，多个激光通过以越是波长短的激光，入射角度变得越大的方式射入至带通滤光器，从而透过带通滤光器，反射面相对于带通滤光器的光出射面的倾斜角度被设为，透过了带通滤光器的多个激光通过光出射面和反射面进行反射而合波。

Description

波分复用光发送模块及其制造方法
技术领域
本发明涉及波分复用光发送模块及其制造方法。
背景技术
在非专利文献1中，公开了具备射出彼此波长不同的激光的4个LD(Laser diode)的波分复用光发送模块。该波分复用光发送模块将4个激光合波、发送。另外，该波分复用光发送模块为了将波长不同的4个激光合波，具备4个准直透镜、3个使激光透过的带通滤光器、以及全反射镜。
非专利文献1：IEEE Photonics Technology Letters,Vol.26,No.22，Nov.15,2014
发明内容
通常，准直透镜被实施3维的光轴调整。另外，通常，准直透镜具有高可靠性地得到固定以使得在光轴调整之后不产生轴错位。非专利文献1所示的波分复用光发送模块由于具有4个准直透镜，因此有可能在光轴调整以及固定上耗费时间。
另外，带通滤光器和全反射镜有时也为了光轴调整而具有3维的自由度。此时，就非专利文献1所示的波分复用光发送模块而言，通常难以将3个带通滤光器和全反射镜以不产生错位的方式进行固定。因此，有可能使制造成本上升，损害量产性。
另外，由于非专利文献1所示的波分复用光发送模块具备多个准直透镜以及多个带通滤光器，因此有时构造变得复杂。这里，有时透镜托架等金属托架通过YAG(YttriumAluminum Garnet)焊接等而被焊接固定。此时，由于构造复杂，因此有时在焊接了多个金属托架之后，难以重复进行追加的激光发射、进行调节。另外，作为准直透镜的其他固定方法，想到使用粘接剂。此时，就多个准直透镜而言，有时难以对粘接剂的硬化收缩以及硬化后的形状的随时间的变化进行抑制。因此，认为制造时间变长。另外，有可能对成品率带来影响。
并且，在非专利文献1所示的波分复用光发送模块中，通过各个准直透镜和LD，独立地构成各个准直光。因此，有可能受到准直透镜的大小的制约，难以使准直光的间隔下降至小于或等于1mm。此时，LD的激光出射波导的间隔也大于或等于1mm。因此，芯片尺寸有可能大型化。因此，制造成本有可能上升。另外，有可能难以将多个LD单片集成。
另外，带通滤光器和全反射镜通常需要以小于或等于0.05°的平行度通过托架进行保持。因此，就非专利文献1所示的波分复用光发送模块而言，需要高精度地加工托架的对带通滤光器和全反射镜进行保持的面。因此，有可能使量产性下降，加工成本变高。
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其目的在于得到能够小型化的波分复用光发送模块及其制造方法。
本发明涉及的波分复用光发送模块具备：多个激光器，它们分别射出彼此波长不同的多个激光；透镜，其被射入该多个激光，将该多个激光呈放射状地射出；带通滤光器，其设置于该透镜的光出射方向，入射角度越大，透过中心波长越短；以及反射镜，其在该带通滤光器的光出射方向，相对于该带通滤光器而倾斜地设置，具有将该多个激光反射的反射面，该多个激光通过以越是波长短的激光，该入射角度变得越大的方式射入至该带通滤光器，从而透过该带通滤光器，该反射面相对于该带通滤光器的光出射面的倾斜角度被设为，透过了该带通滤光器的该多个激光通过该光出射面和该反射面进行反射而合波。
发明的效果
就本发明涉及的波分复用光发送模块而言，透镜将多个激光呈放射状地射出。另外，带通滤光器由于各个激光的入射角度的不同，所以使多个激光透过。并且，从带通滤光器射出的多个激光被反射镜反射而合波。因此，能够通过1个透镜以及1个带通滤光器而将波长不同的多个激光合波。因此，本发明涉及的波分复用光发送模块不需要具备多个透镜以及多个带通滤光器，因此能够小型化。
附图说明
图1是实施方式1涉及的波分复用光发送模块的俯视图。
图2是实施方式1涉及的激光器阵列的俯视图。
图3是表示向带通滤光器的入射角度与透过中心波长的位移量的关系的图。
图4是表示透过中心波长相对于向带通滤光器的入射角度的变化率的图。
图5是实施方式1涉及的波分复用光发送模块的放大图。
图6是表示LAN-WDM标准的波长队列的图。
图7是表示LAN-WDM标准的波长队列与带通滤光器的透过中心波长之间的偏差的图。
图8是对比例涉及的波分复用光发送模块的斜视图以及俯视图。
图9是表示实施方式2涉及的激光器的振荡波长的图。
图10是表示带通滤光器的透过特性的图。
图11是实施方式3涉及的波分复用光发送模块的正视图。
图12是表示实施方式3涉及的波分复用光发送模块的制造方法的图。
图13是实施方式4涉及的波分复用光发送模块的放大图。
图14是表示反射面为平面的情况下的带通滤光器的透过中心波长与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。
图15是表示反射面为曲面的情况下的带通滤光器的透过中心波长与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。
图16是表示反射面向与光出射面的相反侧翘曲的情况下的带通滤光器的透过中心波长与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。
图17是表示反射面朝向光出射面而翘曲的情况下的带通滤光器的透过中心波长与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式涉及的波分复用光发送模块及其制造方法进行说明。对相同或者相应的结构要素标注相同的标号，有时省略重复说明。
实施方式1.
图1是实施方式1涉及的波分复用光发送模块100的俯视图。波分复用光发送模块100具备激光器阵列30。激光器阵列30具备多个激光器12。多个激光器12分别射出彼此波长不同的多个激光4。激光器阵列30具备在多个激光器12分别设置的多个波导2。波导2将激光4导向激光器阵列30的出射端面。
在本实施方式中，激光器阵列30具备4个激光器12。各个激光器12是调制器集成LD(Electro－absorption Modulator Integrated Laser Diode、EML)。激光器阵列30是在1个半导体芯片单片集成的EML阵列元件。激光4以25Gbps受到调制。本实施方式涉及的波分复用光发送模块100设置为对100Gbps的信号进行2～40km传输。
在激光器阵列30的光出射方向设置透镜3。透镜3设置于激光4的光路上。透镜3是准直透镜。向透镜3射入多个激光4。透镜3将多个激光4呈放射状地射出。从透镜3射出的多个激光4等角度间隔地扩展。透镜3的焦距f是0.7mm。
在透镜3的光出射方向设置带通滤光器50。带通滤光器50由玻璃块和在玻璃块的光入射面侧设置的薄膜构成。薄膜通过蒸镀而形成。带通滤光器50使多个激光4透过。带通滤光器50的透过带宽是4nm。
在带通滤光器50的光出射方向设置反射镜60。反射镜60设置于激光4的光路上。反射镜60相对于带通滤光器50倾斜地设置。反射镜60是具有将多个激光4反射的反射面61的全反射镜。通过由带通滤光器50与反射镜60进行反射，由此4个激光4被合波。
在合波后的激光4的光路上设置聚光透镜7。聚光透镜7将所有激光4聚光。在由聚光透镜7聚光的激光4的聚光位置处设置光纤8。在聚光透镜7与光纤8之间设置光隔离器9。光隔离器9使朝向光纤8的光透过，将相反方向的光切断。通过光纤8而将激光4发送至外部。
激光器阵列30和透镜3设置在珀尔帖元件11之上。珀尔帖元件11对激光器阵列30进行冷却。激光器阵列30通过珀尔帖元件11而保持在例如40℃。因此，能够防止激光器12的振荡波长λN由于外部气温而变动。
另外，带通滤光器50和反射镜60设置在安装平板20之上。激光器阵列30、透镜3、带通滤光器50、反射镜60、珀尔帖元件11以及安装平板20通过封装件10而被封装。激光器12通过封装件10而被密闭封装。
图2是实施方式1涉及的激光器阵列30的俯视图。多个激光器12包含第1激光器12a、第2激光器12b、第3激光器12c以及第4激光器12d。第1激光器12a的振荡波长λ1是1295.56nm。第2激光器12b的振荡波长λ2是1300.05nm。第3激光器12c的振荡波长λ3是1304.58nm。第4激光器的振荡波长λ4是1309.14nm。第1～第4激光器12a～12d的振荡波长λN是按照LAN-WDM(Local Area Network-Wavelength Division Multiplexing)标准而规定的波长。
波导2包含第1波导2a、第2波导2b、第3波导2c以及第4波导2d。第1～第4波导2a～2d将通过第1～第4激光器12a～12d调制后的激光4导波至出射端面32，向空间放出。激光器阵列30从出射端面32射出多个激光4。
第1～第4波导2a～2d在出射端面32等间隔地排列。出射端面32处的彼此相邻的波导2的间隔WG是33.85μm。间隔WG是通过半导体工艺而以±0.05μm的精度形成的。
出射端面32配置在透镜3的焦点位置。因此，从透镜3射出的4个激光4成为准直光。这里，第1～第4波导2a～2d在出射端面32等间隔地排列。因此，从透镜3呈放射状地射出的多个激光4中的彼此相邻的激光4之间的角度Δθ变得恒定。角度Δθ表达如下。
[数学式1]
由此，求出Δθ＝2.768°。因此，4个激光4各自以不同的入射角度射入至带通滤光器50。这里，通常，带通滤光器50是入射角度越大，透过中心波长λc越短。带通滤光器50的透过中心波长λc表达如下。
[数学式2]
这里，θN是向带通滤光器50的入射角度。λo是向带通滤光器50的入射角度为0°的情况下的透过中心波长。n是带通滤光器50的有效折射率。
图3是表示向带通滤光器50的入射角度θN与透过中心波长λc的位移量的关系的图。这里，位移量是从入射角度为0°的情况下的透过中心波长λ0算起的透过中心波长λc的变化量。入射角度θN越大，透过中心波长λc的位移量的绝对值变得越大。即，入射角度θN越大，透过中心波长λc变得越短。这里，入射角度θN与透过中心波长λc之间的关系是非线性的。位移量的斜率在入射角度θN为0°附近小，但如果入射角度θN变大则变得陡峭。
图4是表示透过中心波长λc相对于向带通滤光器50的入射角度θN的变化率的图。入射角度θN越大，透过中心波长λc的变化率的绝对值变得越大。因此，入射角度θN越大，越是能够以小的角度变化而得到大的透过中心波长λc的变化。
图5是实施方式1涉及的波分复用光发送模块100的放大图。此外，在图5中，为方便起见，省略珀尔帖元件11和安装平板20。从第1～第4激光器12a～12d射出的激光4分别是第1激光4a、第2激光4b、第3激光4c以及第4激光4d。第1～第4激光4a～4d射入至带通滤光器50的光入射面51。
第1激光4a向带通滤光器50的入射角度θ1是18.306°。第2激光4b向带通滤光器50的入射角度θ2是15.537°。第3激光4c向带通滤光器50的入射角度θ3是12.769°。第4激光4d向带通滤光器50的入射角度θ4是10°。入射角度θ1～θ4的间隔满足Δθ＝2.768°。
与入射角度θ1相对的透过中心波长λc是1295.14nm。与入射角度θ2相对的透过中心波长λc是1300.48nm。与入射角度θ3相对的透过中心波长λc是1305.02nm。与入射角度θ4相对的透过中心波长λc是1308.71nm。
这里，带通滤光器50的透过带宽相对于透过中心波长λc为±2nm。第1～第4激光器12a～12d的振荡波长λN落在与第1～第4激光4a～4d的入射角度θ1～θ4相对的透过中心波长λc的±2nm的范围。因此，第1～第4激光4a～4d能够透过带通滤光器50。在本实施方式中，多个激光4以越是波长短的激光4，入射角度θN变得越大的方式射入至带通滤光器50，从而透过带通滤光器50。
透过了带通滤光器50的第1～第4激光4a～4d从带通滤光器50的光出射面52射出。光出射面52是带通滤光器50处射出第1～第4激光4a～4d的面。光入射面51与光出射面52平行。
这里，反射镜60的反射面61相对于带通滤光器50的光出射面52的倾斜角度θt被设为，透过了带通滤光器50的多个激光4通过光出射面52和反射面61进行反射而合波。此外，倾斜角度θt是俯视观察时的倾斜角度。在本实施方式中，倾斜角度θt是角度Δθ的2分之1。即，θt＝Δθ/2＝1.384°。另外，光出射面52、反射面61与安装平板20的上表面是垂直的。
此时，对于第4激光4d，由于反射镜60处的反射而产生2θt的角度变化。因此，第4激光4d通过被反射镜60反射而与第3激光4c重叠。同样地，第3激光4c通过被反射镜60反射而与第2激光4b重叠。另外，第2激光4b通过被反射镜60反射而与第1激光4a重叠。第1激光4a没有被反射镜反射而是朝向聚光透镜7侧。
因此，第1～第4激光4a～4d在反射面61与光出射面52之间多重反射、依次合波。其结果，第1～第4激光4a～4d彼此重叠，成为1束光。成为了1束光的第1～第4激光4a～4d从封装件10射出。从封装件10射出的第1～第4激光4a～4d通过聚光透镜7而聚光，透过光隔离器9，由光纤8进行导波。第1～第4激光4a～4d成为单模的光纤8的导模。其结果，从光纤8发送100Gbps的信号。
接下来，对在将第1～第4激光4a～4d通过由带通滤光器50与反射镜60构成的合波光学系统而合波时，得到高的耦合效率的条件进行说明。首先，由于倾斜角度θt是角度Δθ的一半，所以将式1进行变形而得到下式。
[数学式3]
WG＝f×tan(2×θt) (3)
根据式3，得到能够对波分复用时的合波损耗进行抑制的波导2的间隔WG。这里，通常，对于波导2的间隔WG，容许波导2的模场直径MFD的10％左右的误差。因此，通过间隔WG满足式4，从而能够在波分复用光发送模块100中合波。
[数学式4]
|WG-f×tan(2×θt)|≤MFD/10 (4)
通常，在通信系统中，复用的波长栅格(wavelength grid)存在制约。设想本实施方式涉及的波分复用光发送模块100用于LAN-WDM方式的通信。图6示出LAN-WDM标准的波长队列。如传输通道(Lane)L0～L3所示，在LAN-WDM标准中规定有4个波长。在传输通道L0～L3中，光频率的间隔是800GHz，波长的间隔约为4.53nm。
由于LAN-WDM标准的波长队列为大致等间隔，所以为了向LAN-WDM方式的通信应用本实施方式涉及的波分复用光发送模块100，需要带通滤光器50的透过中心波长λc相对于入射角度θN而大致线性地变化。因此，在透过中心波长λc相对于入射角度θN而非线性地变化的情况下，有可能在某波长下产生由振荡波长λN和透过中心波长λc的偏离导致的损耗。
这里，如图4所示，入射角度θN越大，透过中心波长λc的变化率变得越大。即，入射角度θN越大，透过中心波长λc对入射角度θN的依赖性越接近线性。因此，能够通过将入射角度θN设定得大，从而抑制由振荡波长λN和透过中心波长λc的偏离导致的损耗。
图7是表示LAN-WDM标准的波长队列与带通滤光器50的透过中心波长λc之间的偏差的图。图7的横轴示出第4激光4d的入射角度θ4。第4激光4d在激光4之中入射角度θN最小，因此偏差变得最大。如图7所示，入射角度θ4越大，LAN-WDM标准的波长队列与透过中心波长λc之间的偏差变得越小。
在本实施方式中，将入射角度θN设为大于或等于3°。此时，如虚线81所示，即使对于偏差最大的第4激光4d，也能够将从LAN-WDM标准的波长算起的偏差抑制在1nm以内。在本实施方式中，带通滤光器50的透过带宽相对于透过中心波长λc为±2nm。因此，在第1～第4激光4a～4d具有LAN-WDM标准的波长的情况下，所有激光4都能够透过带通滤光器50。因此，能够将波分复用光发送模块100应用于LAN-WDM方式的通信。
此外，通常，有时激光器的振荡波长由于半导体制造工序中的波动而以±0.5nm左右波动。考虑到该情况，在本实施方式1中，将第4激光4d的入射角度θN设定为10°。此时，能够将LAN-WDM标准的波长队列与透过中心波长λc之间的最大偏差抑制至0.44nm。另外，此时，相对于图6所示的LAN-WDM标准的使用波长范围，带通滤光器50的透过带宽能够确保大于或等于0.5nm的制造裕量。
图8是对比例涉及的波分复用光发送模块200的斜视图以及俯视图。波分复用光发送模块200具备彼此波长不同的4个激光器212。在各个激光器212的光出射方向设置透镜203。各个激光器212射出的激光通过透镜203而成为准直光。另外，波分复用光发送模块200为了将彼此波长不同的4个激光合波，具备3个带通滤光器250。反射镜260和3个带通滤光器250通过托架220被平行地保持。激光在带通滤光器250与反射镜260之间反射、合波。
在对比例涉及的波分复用光发送模块200中，需要与激光器212相同数量的透镜203以及比激光器212少1个的数量的带通滤光器250。此时，波分复用光发送模块200有可能难以小型化。
与此相对，本实施方式涉及的波分复用光发送模块100分别只具备1个透镜3和带通滤光器50。因此，能够使波分复用光发送模块100小型化。另外，波分复用光发送模块100只具备1个透镜3，因此能够使相邻的波导2的间隔WG变小。因此，能够将多个激光器12单片集成。因此，仅具备1个激光器阵列30即可，能够进一步使波分复用光发送模块100小型化。此时，能够通过半导体工艺而以±0.05μm的高精度形成相邻的波导2的间隔WG。
另外，从透镜3射出的激光4等角度间隔地扩展。此时的角度精度是±0.004°。通常，准直光所要求的角度精度为小于或等于±0.05°。因此，由本实施方式的透镜3实现的光控制能够具有裕量地应对准直光的角度精度的要求。
另外，呈放射状地射入至带通滤光器50的激光4通过相对于带通滤光器50而呈楔状地配置的反射镜60处的反射而成为1个波分复用光束。因此，在本实施方式中，能够将多个激光4一起进行光轴调整。因此，与对比例相比，能够容易地进行光轴调整。
另外，在本实施方式中，由于只要具备1个透镜3、带通滤光器50以及激光器阵列30即可，因此能够抑制制造成本。另外，组装变得容易，能够提高量产性。另外，就对比例涉及的波分复用光发送模块200而言，波分复用数量越增加，透镜203以及带通滤光器250的数量越增加。与此相伴，制造成本以及部件的成本有可能上升。与此相对，在本实施方式中，无论波分复用数量如何，仅具备1个透镜3、带通滤光器50以及激光器阵列30即可。因此，能够抑制与波分复用数量的增加相伴的制造成本以及部件的成本的上升。
并且，通过倾斜角度θt和相邻的波导2的间隔WG满足式4的关系，从而能够一起抑制所有激光4与光纤8之间的耦合损耗。另外，由于激光4从透镜3呈放射状地扩展并且射出，因此能够使激光器阵列30相对于带通滤光器50而小于或等于其几分之一。因此，在本实施方式中，能够使激光器阵列30小型化。通常，半导体芯片的制造成本随着芯片尺寸越大而变得越高。因此，在本实施方式中，能够抑制激光器阵列30的制造成本。
并且，通过将入射角度θN设为大于或等于3°，从而能够使入射角度θN与透过中心波长λc之间的关系接近线性。由此，能够将本实施方式涉及的波分复用光发送模块100应用于例如LAN-WDM标准的波长队列这样的波长队列等间隔地排列的通信用途。
在本实施方式中，使各个激光器12为调制器集成LD。作为该变形例，激光器12也可以是LD。在这种情况下，激光器阵列30是LD阵列元件。作为激光器12，在使用不具有外部调制器的LD的情况下，25Gbps的调制直接施加至LD的驱动电流。即使在本变形例中，也得到与实施方式1相同的效果。
在本实施方式中，激光器阵列30具有4个激光器12。作为该变形例，激光器阵列30具有的激光器12的数量只要大于或等于2个即可。另外，也可以不设置安装平板20，带通滤光器50和反射镜60也可以直接设置在封装件10的安装平面之上。
另外，在本实施方式中，反射镜60以反射第2～第4激光4b～4d，而不反射第1激光4a的方式设置。此时，倾斜地配置带通滤光器50和反射镜60，以使得带通滤光器50与反射镜60的距离在第4激光4d侧比第1激光4a侧小。
作为该变形例，反射镜60也可以以反射第1～第3激光4a～4c，而不反射第4激光4d的方式设置。此时，倾斜地配置带通滤光器50和反射镜60，以使得带通滤光器50与反射镜60的距离在第1激光4a侧比第4激光4d侧小。即使在本变形例中，也能够通过带通滤光器50和反射镜60的倾斜而将4个激光4合波。
这些变形能够适当应用于以下的实施方式涉及的波分复用光发送模块及其制造方法。此外，对于以下的实施方式涉及的波分复用光发送模块及其制造方法，由于与实施方式1的共通点多，因而以与实施方式1的不同点为中心进行说明。
实施方式2.
图9是表示实施方式2涉及的激光器12的振荡波长λN的图。在本实施方式中，激光器12的振荡波长λN与实施方式1不同。在实施方式1中，多个激光器12的振荡波长λN与LAN-WDM标准的波长队列一致。与此相对，多个激光器12的振荡波长λN的间隔也可以在图8所示的使用波长范围内是不等间隔的。
如图9所示，在本实施方式中，就多个激光器12各自而言，激光器12射出的激光4的振荡波长λN是与对应于激光4的入射角度θN的透过中心波长λc相匹配地设定的。因此，就多个激光器12各自而言，激光器12射出的激光4的振荡波长λN满足以下的式5。式5是根据式2求出的。
[数学式5]
第N个激光4的入射角度θN是根据式6求出的。这里，第1～第4个激光4分别与第1～第4激光4a～4d相对应。
[数学式6]
θN＝θmin+2(4-N)θt (6)
这里，θmin是多个激光4的入射角度θN中的最小的入射角度。另外，式5的最终项即±0.5nm示出由于半导体工艺的制造波动而产生的不可避免的振荡波长λN的波动。
图10是表示带通滤光器50的透过特性的图。在本实施方式中，第1～第4激光器12a～12d的振荡波长λN与LAN-WDM标准的波长队列之间最大相差0.44nm。另一方面，第1～第4激光器12a～12d的振荡波长λN与对应于激光4各自的入射角度θN的透过中心波长λc一致。此时，即使在由于制造波动而使振荡波长λN相对于目标值偏离±0.5nm左右的情况下，也能够将第1～第4激光器12a～12d的振荡波长λN设定在带通滤光器50的透过频带内。并且，能够以小于或等于0.5dB的低损耗将所有波长合波。
在本实施方式中，激光4的振荡波长λN是与对应于激光4的入射角度θN的透过中心波长λc相匹配地设定的。因此，与实施方式1相比，能够提高带通滤光器50中的激光4的透过率。因此，能够提高来自波分复用光发送模块100的光输出。
另外，能够使激光4的振荡波长λN与带通滤光器50的透过中心波长λc以小于或等于±0.5nm的误差一致。因此，能够防止由振荡波长λN与透过中心波长λc的过度的偏离导致的故障的发生。因此，能够抑制故障发生率，抑制制造成本。使振荡波长λN与透过中心波长λc相匹配的效果随着带通滤光器50的透过带宽越窄而越显著。
实施方式3.
图11是实施方式3涉及的波分复用光发送模块300的正视图。在实施方式1中，带通滤光器350和反射镜360的构造与实施方式1不同。带通滤光器350和反射镜360搭载于封装件10的安装平面319之上。带通滤光器350的光入射面351与光出射面352是平行的。光出射面352相对于与安装平面319垂直的方向倾斜。另外，反射镜360的反射面361相对于与安装平面319垂直的方向倾斜。此外，与实施方式1同样地，光出射面352与反射面361之间的俯视观察时的角度是倾斜角度θt。
安装平面319与光出射面352所成的角度是θa。安装平面319与反射面361所成的角度是θb。角度θa与角度θb彼此为补角。在本实施方式中，激光4也在光出射面352与反射面361之间多重反射、合波。
接下来，对波分复用光发送模块300的制造方法进行说明。图12是表示实施方式3涉及的波分复用光发送模块300的制造方法的图。首先，使反射镜360的反射面361与带通滤光器350的光出射面352接触、密接。接下来，保持反射面361与光出射面352接触的状态，将反射镜360和带通滤光器350搭载于研磨盘313。这里，使反射镜360的安装面363、带通滤光器350的安装面353与研磨盘313接触。反射镜360的安装面363和带通滤光器的安装面353是安装至安装平面319的面。
接下来，使反射镜360和带通滤光器350相对于研磨盘313沿箭头380所示的方向移动。由此，反射镜360的安装面363和带通滤光器350的安装面353被研磨。通过在研磨盘313之上同时地研磨反射镜360和带通滤光器350，从而以角度θa与角度θb彼此成为补角的关系的方式形成反射镜360和带通滤光器350。
在实施方式1中，将反射镜60和带通滤光器50以安装平板20的上表面为基准而组装。此时，光出射面52以及反射面61以相对于安装平板20的上表面而成为直角的方式形成。但是，通常，在使用了工业上能够批量生产的加工方法的情况下，有时带通滤光器以及反射镜的光学面的相对于安装平面的直角度为±0.5°左右的加工精度。
与此相对，在本实施方式中，只要角度θa与角度θb彼此为补角的关系即可。因此，对于光出射面352和反射面361，无需相对于安装平面319而形成高精度的直角。因此，能够低价地制造光学部件。另外，能够通过本实施方式涉及的波分复用光发送模块300的制造方法而低成本地制造带通滤光器350以及反射镜360。
这里，就波分复用光发送模块300而言，为了抑制波分复用时的损耗，对容许的角度θa与角度θb的误差进行说明。合波后的激光4的模场与光纤8的模场重叠大于或等于50％，由此能够抑制波分复用时的损耗。即，能够通过满足式7，从而抑制波分复用时的损耗。
[数学式7]
这里，在本实施方式中，MFD＝2μm。另外，N是多个激光器12的数量。综上所述，θa+θb＝180±0.014°。因此，只要θa与θb彼此为补角的关系，误差小于或等于±0.014°，则能够低损耗地进行波分复用。
实施方式4.
图13是实施方式4涉及的波分复用光发送模块400的放大图。在本实施方式中，激光器阵列430、透镜403以及反射镜460的构造与实施方式1不同。其它构造与实施方式1相同。此外，在图13中，为方便起见，省略了珀尔帖元件11和安装平板20。
激光器阵列430具备8个激光器412a～412h。多个激光器412a～412h分别射出彼此波长不同的多个激光404a～404h。激光器412a～412h的振荡波长λN是由国际标准即LAN-WDM标准规定的波长。
激光器阵列430具备在多个激光器412a～412h分别设置的多个波导。波导将激光404a～404h导向激光器阵列430的出射端面。
在激光器阵列30的光出射方向设置透镜403。向透镜403射入激光404a～404h。透镜403将多个激光404a～404h呈放射状地射出。在本实施方式中，从透镜403射出的激光404a～404h中的彼此相邻的激光之间的角度不是恒定的。
第1激光404a与第2激光404b之间的角度是Δθa。第2激光404b与第3激光404c之间的角度是Δθb。第3激光404c与第4激光404d之间的角度是Δθc。第4激光404d与第5激光404e之间的角度是Δθd。第5激光404e与第6激光404f之间的角度是Δθe。第6激光404f与第7激光404g之间的角度是Δθf。第7激光404g与第8激光404h之间的角度是Δθg。角度Δθa～Δθg彼此不同。
在透镜403的光出射方向设置带通滤光器50。多个激光404a～404h通过以越是波长短的激光4，入射角度θN变得越大的方式射入至带通滤光器50，从而透过带通滤光器50。
反射镜460具有反射面461。反射面461是向与光出射面52的相反侧翘曲的曲面。即，反射面461是相对于带通滤光器50而凹陷的凹面。反射镜460是通过将例如电介质多层膜蒸镀于玻璃材料而形成的。
在本实施方式中，反射镜460的反射面461相对于带通滤光器50的光出射面52的倾斜角度θt也被设为，透过了带通滤光器50的多个激光404a～404h通过光出射面52和反射面461进行反射而合波。这里，倾斜角度θt是光出射面52与反射面461的切线之间的俯视观察时的角度。
在本实施方式中，反射面461相对于光出射面52的倾斜角度θt根据反射面461之上的位置而不同。倾斜角度θt被设为，多个激光404b～404h各自通过光出射面52和反射面461进行反射，由此分别与相邻的激光合波。例如，反射面461中的将第2激光404b反射的部分与光出射面52之间的倾斜角度θt是Δθa/2。由此，第2激光404b通过被反射面461反射而与第1激光404a合波。
接下来，对本实施方式的效果进行说明。图14是对本实施方式的对比例进行说明的图。图14是表示反射面461为平面的情况下的带通滤光器50的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。在对比例中，反射镜460的曲面的曲率半径是无限大。即，反射面461是完全的平面。
在图14中，点91是LAN-WDM标准的中心波长。在各个点91的上下所表示的十字92示出LAN-WDM标准的上下限波长。另外，曲线96示出带通滤光器的透过中心波长λc。
在反射面461为平面的情况下，彼此相邻的激光之间的角度Δθa～Δθh是恒定值或者恒定值的倍数。另外，LAN-WDM标准的波长队列大致等间隔。综上所述，相对于向带通滤光器50的入射角度θN，LAN-WDM标准的波长队列大致线性地排列。
与此相对，带通滤光器50的透过中心波长λc相对于入射角度θN而非线性地变化。此时，就8个波长的通道中的一部分而言，透过中心波长λc接近LAN-WDM标准的上限或者下限。因此，制造裕量有可能不足。
图15是对本实施方式进行说明的图。图15是表示反射面461为曲面的情况下的带通滤光器50的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。这里，反射面461的曲率半径是80mm。
在本实施方式中，相邻的激光之间的角度Δθa～Δθh被设定为，多个激光404a～404h通过光出射面52以及作为曲面的反射面461进行反射，由此合波。因此，相邻的激光之间的角度Δθa～Δθh并非恒定。即，8个波长的光线的向带通滤光器50的入射角度θN的间隔并非恒定。因此，相对于向带通滤光器50的入射角度θN，LAN-WDM标准的波长队列非线性地排列。
此时，与入射角度θN相对的LAN-WDM标准的波长队列的非线性性和与入射角度θN相对的透过中心波长λc的非线性性彼此抵消。即，与反射面461为平面的情况相比，能够使LAN-WDM标准的波长队列与带通滤光器50的透过中心波长λc之间的差值变小。由此，如图15所示，就8个波长而言，能够使带通滤光器50的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的中心波长大致一致。
在本实施方式中，以LAN-WDM标准的中心波长为目标而等波长间隔地制造激光器阵列430。即使使用该激光器阵列430，也能够在带通滤光器50的透过频带的中心附近，使多个激光404a～404h透过。因此，能够得到高的光输出。
另外，在本实施方式中，由于能够使LAN-WDM标准的波长队列与带通滤光器50的透过中心波长λc之间的差值变小，因此能够安装波分复用光发送模块400的多个激光器。
反射面461的曲率半径越小，与入射角度θN相对的LAN-WDM标准的波长队列的非线性性越显著。在本实施方式中，反射面461的曲率半径是80mm。通常，就反射镜而言，由于电介质多层膜与玻璃材料之间的线膨胀系数差，有时会产生翘曲。在玻璃材料之上蒸镀形成了电介质多层膜的反射镜的曲率半径得到比80mm大，600mm左右的实测值。因此，由于线膨胀系数之差而不可避免地得到的曲率半径为600mm左右。因此，只要不有意地制造曲率小的反射镜460，反射面461的曲率半径就不会变小至80mm。
如上所述，在曲率半径为80mm的情况下，能够使透过中心波长λc与LAN-WDM标准的中心波长大致一致。如果曲率半径小于80mm，则透过中心波长λc与LAN-WDM标准的中心波长之间的差值有可能变大。另外，在曲率半径大于或等于600mm的情况下，反射面461能够大致视为平面。此时，无法期待由反射面461的翘曲实现的显著的效果。即，优选反射面461的曲率半径大于或等于80mm且小于600mm。此时，反射面461的翘曲有效地发挥作用。
图16是表示反射面461向与光出射面52的相反侧翘曲的情况下的带通滤光器50的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。在图16中，反射面461的曲率半径是600mm。此时，可知就所有波长而言，透过中心波长λc都落在LAN-WDM标准的上限与下限之间。
图17是表示反射面461朝向光出射面52翘曲的情况下的带通滤光器50的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的关系的图。图17示出相对于图16的状态使反射镜460反转后的情况下的透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的关系。在这种情况下，由于反射面461的翘曲，透过中心波长λc与LAN-WDM标准的波长之间的差值变大。即，反射面461的翘曲产生不良影响，有时产生透过中心波长λc未落在LAN-WDM标准的上限与下限之间的波长。
如上所述，就反射镜而言，在构造上不可避免地产生的翘曲量小。因此，翘曲量的波动不会对波分复用光发送模块400的特性带来大的影响。但是，如果如图17所示使翘曲的方向反转，则即使是曲率半径为600mm左右的翘曲，也呈现LAN-WDM标准的波长的相对于透过中心波长λc的偏离的影响变大的倾向。
因此，反射面461向与光出射面52的相反侧翘曲这一情况是重要的。此时，与反射面461朝向光出射面52而翘曲的情况相比，能够得到使LAN-WDM标准的波长队列与透过中心波长λc之间的偏离变小的效果。即使反射面461的曲率半径处于大于或等于80mm且小于600mm的范围之外，也能够得到该效果。
此外，各实施方式中说明的技术特征也可以适当地组合使用。
标号的说明
100、300、400波分复用光发送模块，4、404a～404h激光，12、412a～412h激光器，3、403透镜，λc、λ0透过中心波长，50、350带通滤光器，61、361、461反射面，60、360、460反射镜，θN、θ1、θ2、θ3、θ4入射角度，52、352光出射面，θt倾斜角度，Δθ、Δθa～Δθh、θa、θb角度，32出射端面，2波导，30、430激光器阵列，WG间隔，f焦距，MFD模场直径，λN振荡波长，n有效折射率，319安装平面，353、363安装面

Claims (14)

1.一种波分复用光发送模块，其特征在于，具备：
多个激光器，它们分别射出彼此波长不同的多个激光；
透镜，其被射入所述多个激光，将所述多个激光呈放射状地射出；
带通滤光器，其设置于所述透镜的光出射方向，入射角度越大，透过中心波长越短；以及
反射镜，其在所述带通滤光器的光出射方向，相对于所述带通滤光器而倾斜地设置，具有将所述多个激光反射的反射面，
所述多个激光通过以越是波长短的激光，所述入射角度变得越大的方式射入至所述带通滤光器，从而透过所述带通滤光器，
所述反射面相对于所述带通滤光器的光出射面的倾斜角度被设为，透过了所述带通滤光器的所述多个激光通过所述光出射面和所述反射面进行反射而合波。
2.根据权利要求1所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述透镜将所述多个激光以彼此相邻的激光之间的角度变得恒定的方式射出。
3.根据权利要求1所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述反射面是向与所述光出射面的相反侧翘曲的曲面。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述倾斜角度是从所述透镜射出的所述多个激光中的彼此相邻的激光之间的角度的2分之1。
5.根据权利要求3所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述曲面的曲率半径大于或等于80mm且小于600mm。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
只分别具备1个所述透镜以及所述带通滤光器。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
具备激光器阵列，该激光器阵列具有所述多个激光器以及多个波导，该多个波导分别设置于所述多个激光器，将所述多个激光导向出射端面，
所述激光器阵列从所述出射端面射出所述多个激光，
所述出射端面配置于所述透镜的焦点位置，
所述出射端面处的彼此相邻的波导的间隔WG、所述透镜的焦距f、所述倾斜角度θt以及所述多个波导的模场直径MFD满足
[数学式1]
|WG-f×tan(2×θt)|≤MFD/10。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
具备激光器阵列，该激光器阵列具有所述多个激光器以及多个波导，该多个波导分别设置于所述多个激光器，将所述多个激光导向出射端面，
所述激光器阵列从所述出射端面射出所述多个激光，
所述多个波导在所述出射端面等间隔地排列，
所述出射端面配置于所述透镜的焦点位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述多个激光的所述入射角度大于或等于3°。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
就所述多个激光器各自而言，激光器射出的激光的振荡波长λN、所述入射角度为0°的情况下的所述透过中心波长λ0、所述带通滤光器的有效折射率n以及所述激光的所述入射角度θN满足
[数学式2]
11.根据权利要求1或2所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
就所述多个激光器各自而言，激光器射出的激光的振荡波长是与对应于所述激光的所述入射角度的所述透过中心波长相匹配地设定的。
12.根据权利要求1或2所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
具备激光器阵列，该激光器阵列具有所述多个激光器以及多个波导，该多个波导分别设置于所述多个激光器，将所述多个激光导向出射端面，
所述带通滤光器以及所述反射镜搭载于安装平面，
所述安装平面与所述反射面所成的角度θb、所述安装平面与所述光出射面所成的角度θa、所述多个激光器的数量N、所述透镜的焦距f以及所述多个波导的模场直径MFD满足
[数学式3]
13.根据权利要求1或2所述的波分复用光发送模块，其特征在于，
所述带通滤光器以及所述反射镜搭载于安装平面，
所述安装平面与所述反射面所成的角度和所述安装平面与所述光出射面所成的角度彼此为补角。
14.一种波分复用光发送模块的制造方法，其是权利要求12或13所述的波分复用光发送模块的制造方法，
该制造方法的特征在于，具备下述工序，即，在所述反射面与所述光出射面接触的状态下对所述反射镜的安装面和所述带通滤光器的安装面进行研磨。
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