CN114641716B - 光学模块、调整设备及调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明用于通过缓解位置偏离的准确性来减轻成本。本发明被设置有：光发射元件(223)；以及传播来自光发射元件的光的光波导(203)。例如，光波导是光纤或硅光波导。通过光波导传播的光具有基模和一阶模的分量，并且光通过光波导传播，具有其中高强度部分沿着光波导相对于芯(203a)的中心在一个方向和另一个方向上交替出现的光强度分布，所述另一个方向是与该一个方向相反的方向。光波导的输出端表面处的光强度分布与第一位置和第二位置之间的中间位置对应，第一位置是具有高强度的区域存在于所述一个方向上的位置，第二位置是具有高强度的区域存在于所述另一个方向上的位置。变得有可能与光轴偏离的方向无关地在传播具有基模和一阶模的分量的光时获得与传播仅具有基模的分量的光时那样好的耦合效率。

Description

光学模块、调整设备及调整方法

技术领域

本技术涉及光学模块、调整设备和调整方法，并且更具体地涉及能够减轻位置偏离的准确性的光学模块等。

背景技术

以往，已知通过空间耦合的光学通信(例如，参见专利文献1)。在这种光学通信中，特别是在单模光纤中，位置偏离造成大的光功率损失。因此，以往，为了抑制位置偏离，对组件的准确性要求高。这导致成本的增加。

引文列表

专利文献

专利文献1：WO 2017/056889 A

发明内容

本发明要解决的问题

本技术的目的是通过减轻位置偏离的准确性来减轻成本。

问题的解决方案

本技术的概念是一种光学模块，包括：

光发射元件；以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中：

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光；

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布；以及

光波导的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

本技术包括光发射元件和传播来自光发射元件的光的光波导。例如，光波导可以是光纤或硅光波导。在本文中，通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，并且光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布。另外，光波导的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

例如，光波导可以仅传播第一波长的基模的分量，并且通过光波导传播的光可以具有光波导能够以其传播基模和一阶模的分量的第二波长。在这种情况下，例如，第一波长可以是1310nm频带或1550nm频带的波长，并且第二波长可以是850nm频带的波长。

如上所述，在本技术中，通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，并且光波导的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。因此，在传播具有基模和一阶模的分量的光的情况下，与传播仅具有基模的分量的光的情况下一样，有可能获得有利的耦合效率，而与光轴偏离的方向无关。因此，变得不必使用附加组件或具有复杂结构的光源来传播仅具有基模的分量的光。这使得有可能减少组件成本。

另外，本技术的另一个概念是一种调整设备，包括：

调整单元，其调整光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布，

光学模块包括：

光发射元件，以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中：

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，以及

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布，

其中，

调整单元进行调整，使得光波导的输出端表面处的光强度分布变成与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

本技术调整包括光发射元件和传播来自光发射元件的光的光波导的光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布。在本文中，通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，并且光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布。

调整单元进行调整，使得光波导的输出端表面处的光强度分布变成与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。例如，本技术还可以包括获取单元，该获取单元获取关于光波导的输出端表面处的光强度分布的信息，并且调整单元可以基于所获取的关于光强度分布的信息进行调整。

在这种情况下，例如，调整单元可以通过改变光波导的长度或通过改变光发射元件的发射波长来进行调整。

例如，调整单元可以以预先确定的长度单位对光波导的输出端进行切割或抛光，直到光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。另外，例如，调整单元可以基于在长度被缩短之前获取的关于光强度分布的信息和当长度被缩短了预先确定的长度时获取的关于光强度分布的信息、计算为了使光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布而要缩短的长度，并且可以进一步将长度缩短所计算出的长度。

如上所述，本技术进行调整，使得包括光发射元件和传播来自光发射元件的光的光波导的光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布变成与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布，其中通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光。这使得在传播具有基模和一阶模的分量的光的情况下，与传播仅具有基模的分量的光的情况下一样，有可能获得能够获得有利的耦合效率而与光轴偏离的方向无关的光学模块。

附图说明

图1图示了通过空间耦合进行的光学通信的概要。

图2图示了光纤的基本结构和阶梯光纤的LPml模式。

图3图示了单模下1310nm的一般情况下的归一化频率V。

图4是示出在将具有850nm波长的光输入到1310nm的单模光纤的情况下基模LP01和一阶模LP11可以存在的解释图。

图5图示了在输入光中仅存在基模LP01的条件下发生光轴偏离的情况。

图6是示出输入光的波长为1310nm和850nm时的损失量的模拟结果的曲线图。

图7图示了在不存在光轴偏离的状态下输入光中仅存在基模，而在存在光轴偏离的状态下基模的一部分被转换成一阶模。

图8是示出基模根据偏离被转换成一阶模的曲线图。

图9是通过光纤传输的光的强度分布的模拟图。

图10是从光纤端表面发射的光行进的角度的解释图。

图11是通过空间耦合进行的光学通信的解释图。

图12是其中光纤的位置在与透镜垂直的方向上偏离的光轴偏离的解释图。

图13是示出光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。

图14是其中光纤的位置在与透镜垂直的方向上偏离的光轴偏离的解释图。

图15是示出光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。

图16是在具有基模和一阶模的分量的光通过光纤被传输的情况下获得的光强度分布的模拟图等。

图17是示出在光纤的输出端表面位于位置P1和位置P2的情况下获得的光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。

图18是图示根据实施例的传输/接收系统的配置示例的框图。

图19是图示发送器的插座和线缆的插头连接的状态的横截面视图。

图20是图示发送器中的光发射单元和插座的配置示例的横截面视图等。

图21是根据实施例的光学模块调整设备的解释图。

图22图示了光学模块调整设备的配置示例。

图23是示出控制控制电路的处理的过程的示例的流程图。

图24是用于光强度分布的测量等的解释图。

图25是用于光强度分布的外形的计算等的解释图。

图26是示出控制控制电路的处理的过程的另一个示例的流程图。

图27是要切割的长度的解释图。

图28是在具有基模和一阶模的分量的光通过光纤被传输的情况下获得的光强度分布的模拟图，并且是示出波长[nm]和周期[μm]之间关系的曲线图。

图29图示了光学模块调整设备的另一个配置示例。

图30是图示本技术适用的传输/接收系统的框图。

图31是图示本技术适用的中继缓冲器的框图。

具体实施方式

在下文中，将描述用于执行本发明的模式(下文中，称为“实施例”)。注意的是，将按以下次序提供描述。

1.实施例

2.修改示例

<1.实施例>

[本技术的基本描述]

首先，将描述关于本技术的技术。图1图示了通过空间耦合进行的光学通信的概要。在这种情况下，从传输侧的光纤10T发射的光通过透镜11T形成准直光并从其发射。然后，该准直光被接收侧的透镜11R会聚并入射在光纤10R上。在这种光学通信中，特别是在单模光纤中，位置偏离造成大的光功率损失。注意的是，光纤10T和10R具有在中心部分处用作光路的芯10a和覆盖芯的包层10b的双重结构。

接下来，将描述模式的基本概念。为了使光以单模传播通过光纤，有必要确定诸如折射率和光纤的芯直径之类的参数，以便只存在一种模式。

图2(a)图示了光纤的基本结构。光纤具有其中称为芯的中心部分被称为包层的层覆盖的结构。在这种情况下，芯的折射率n1高，而包层的折射率n2低，并且光在被封在芯中的同时传播。

图2(b)示出了阶梯光纤的线性偏振(LPml)模式，并示出作为归一化频率V的函数的归一化传播常数b。纵轴表示归一化传播常数b，并且在某种模式不通过(被阻塞)的状态下满足b＝0，而当更多光功率被封在芯中(可以传播)时b更接近于1。横轴表示归一化频率V并且可以由下面的数学表达式(1)表达。在本文中，d表示芯直径，NA表示数值孔径，并且λ表示光的波长。

V＝πdNA/λ...(1)

例如，当满足V＝2.405时，LP11被阻塞，因此只有LP01作为模式存在。因此，V＝2.405或更小的状态是单模。在本文中，LP01是基模(零阶模)，之后LP11、LP21、...分别是一阶模、二阶模、...。

例如，如图3(a)中所示，将描述单模1310nm的一般情况下的归一化频率V。在本文中，当芯直径d和数值孔径NA分别是d＝8μm和NA＝0.1时，它们是1310nm光纤的一般参数，并且传播通过光纤的光的波长是1310nm，从数学表达式(1)获得V＝1.92。

因此，如图3(b)中所示，归一化频率V是2.405或更小，因此仅传播作为单模的基模LP01。在本文中，当芯直径增加时，可以传播的模式的数量增加。顺便提及，例如，一般的多模光纤传播数百种模式，因为芯直径被设置为诸如50μm之类的值。

在图1中所示的通过空间耦合的光学通信的情况下，由于单模下芯直径小，因此传输侧/接收侧的光耦合单元的对准是严格的。这造成对于准确地对准光轴的准确性要求上升的问题。

为了解决这个问题，一般使用高度准确的组件，或者对光纤的光输入单元进行加工，从而促进光进入纤芯。但是，高度准确的组件是昂贵的，并且要求加工的组件需要高加工成本。因此，用于单模通信的连接器和系统一般是昂贵的。

本技术可以通过减轻光轴对准的准确性来减轻成本。在本技术中，首先，光纤可以在第一波长处仅传播基模，并且光纤被配置为通过使用具有第二波长的光来执行通信，在第二波长处不仅可以传播基模而且可以传播第一阶模。

例如，在将波长为850nm而不是1310nm的光输入到具有与图3(a)中相同条件的光纤中的情况下，满足归一化频率V＝2.96，如图4(b)中所示。因此，如图4(a)中所示，基模LP01和一阶模LP11可以存在。

将描述当组装图5(a)中所示的光学系统时接收侧的光纤的位置在垂直于光轴的方向上偏离的情况(参见图5(a)和5(b)中的箭头)，即，在输入光中仅存在基模LP01的条件下的光轴偏离。

图6是示出那种情况下的光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。横轴表示光轴偏离量，纵轴表示耦合效率。在不存在偏离的状态下，100％的功率被传播到光纤，并且耦合效率是1。另外，例如，在相对于输入光只有50％的功率被传播到光纤的情况下，耦合效率是0.5。

比较1310nm与850nm的输入光的波长，可以看到850nm的情况下的特点是有利的。这是因为在1310nm的情况下只能传播基模，而在850nm的情况下除了基模之外还可以传播一阶模(参见图4(a))。

即，在不存在光轴偏离的状态下，输入光中仅存在基模，如图7(a)中所示。同时，在存在光轴偏离的状态下，如图7(b)中所示，基模的一部分通过使用由包层和芯之间的折射率的差异造成的相位差被转换成一阶模。在1310nm的情况下不能传播一阶模，但在850nm的情况下，可以传播一阶模。因此，850nm情况下的特点是有利的。

图8的曲线图分开示出了基模(零阶模)的分量和一阶模的分量，并且总曲线指示其总和。输入光中仅存在基模，因此可以看出基模根据偏离被转换成一阶模。同时，在1310nm的情况下，只有基模可以被传播，如图3(a)中所示，因此，基模纯粹被减小，如图6中所示。

在图6中，当以0.8(大约-1dB)的耦合效率比较1310nm和850nm时，有可能大约1.8倍的减轻位置偏离的准确性，而当以0.9(大约-0.5dB)的耦合效率比较1310nm和850nm时，有可能大约2.35倍的减轻位置偏离的准确性。

如上所述，光纤可以在第一波长(例如，1310nm)处仅传播基模，并且光纤被配置为通过使用具有第二波长(例如，850nm)的光进行通信，在第二波长处不仅可以传播基模，而且可以传播一阶模。这使得有可能增加光功率的耦合效率。

另外，在本技术中，第二，通过使用具有基模和一阶模的分量的光来执行通信。

图9是通过光纤传输的光的强度分布的模拟图。图9(a)图示了仅具有基模的分量的光传播的示例。在这种情况下，光纤的芯的中心具有最高强度，并且强度朝着包层减小。图9(b)图示了具有基模和一阶模的分量的光传播的示例。在这种情况下，高强度部分相对于芯的中心在一个方向和与该一个方向相反的另一个方向(即，在图9(b)的示例中的向上方向和向下方向)上交替出现。

如图10中所示，在图9(b)的状态下从光纤端表面发射光的情况下，光相对于芯的中心以某角度朝着较高的强度行进。图10图示了从光纤端表面发射光的示例。在这个示例中，高强度部分相对于芯的中心位于向上方向，因此光在向上方向上以某角度从光纤端表面发射。

将描述图1中所示的通过空间耦合的光学通信。如图11(a)中所示，从传输侧的芯10a的中心发射的光被耦合到接收侧的芯10a的中心。但是，如图11(b)中所示，在传播具有基模和一阶模的分量的光的情况下，强度分布从传输侧的芯10a的中心在向上方向上偏离的光在从接收侧的芯10a的中心向下的方向上被耦合。

将描述如下情况，其中如图12中所示，在图11(b)中所示的条件下发生其中接收侧的光纤10R的位置在垂直于透镜11R的方向上偏离的光轴偏离。在这种情况下，图12中所示的状态是光轴偏离量为零的状态。在光轴偏离在正(+)方向上发生的情况下，高光强度部分在进入光纤10R的芯10a的方向上，因此容易耦合。同时，当在负(-)方向上发生光轴偏离的情况下，光纤10R的芯10a向与光的行进方向相反的一侧移动，因此耦合效率降低。

图13是示出在输入光(从传输侧发射的光)具有基模和一阶模的分量且其比率为1:1的情况下获得的光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。横轴表示光轴偏离量，纵轴表示耦合效率。图13的示例分开示出了基模(零阶模)和一阶模，并且总曲线指示其总和。

在本文中，将描述如下情况，其中在图11中所示的通过空间耦合的光学通信中，在输入光(从传输侧发射的光)仅具有基模的分量的情况下和输入光具有基模和一阶模的分量的情况下，如图14中所示，发生其中接收侧的光纤10R的位置在垂直于透镜11R的方向上偏离的光轴偏离。

图15是示出在输入光仅具有基模的分量的情况下和在输入光具有基模和一阶模的分量的情况下的光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。横轴表示光轴偏离量，纵轴表示耦合效率。在本文中，为了统一基准，将最高强度部分处的耦合效率归一化为1。

当光轴偏离发生在正(+)方向上时，在输入光具有基模和一阶模的分量的情况下的耦合效率高于在输入光仅具有基模的分量的情况下的耦合效率。这是因为，如上所述，在光轴偏离发生在正(+)方向上的情况下，高光强度部分在进入光纤10R的芯10a的方向上，因此容易耦合。

但是，当光轴偏离发生在负(-)方向上时，与输入光仅具有基模的分量的情况相比，在输入光具有基模和一阶模的分量的情况下的耦合效率较低。这是因为，如上所述，光纤10R的芯10a向与光的行进方向相反的一侧移动。

存在以下问题：对于光轴偏离，在如上所述通过使用具有一阶模和基模的分量的光执行通信的情况下，与通过使用仅具有基模的分量的光执行通信的情况相比，耦合效率取决于偏离的方向而劣化。期望如在通过使用仅具有基模的分量的光执行通信的情况下一样获得有利的耦合效率，而不管轴偏移的方向如何。

注意的是，已知在一般的廉价系统中来自光发射元件的光在光输入到光纤时被转换成具有一阶模和基模分量的光。因此，在通过使用仅具有基模的分量的光执行通信的情况下，有必要使用附加组件或具有复杂结构的光源。另外，当光源和光纤的芯的位置没对准时，基模被转换成一阶模。因此，单纯地仅通过使用基模来执行通信一般是困难的。

另外，在本技术中，第三，光纤的输出端表面处的光强度分布被配置为不从芯的中心在一个方向上偏离。即，光纤的输出端表面处的光强度分布被配置为与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。注意的是，中间位置不是指严格中间位置，而是指包括严格中间位置在内的某范围内的位置。

图16(a)以及上述图9(b)是在具有基模和一阶模的分量的光通过光纤被传输的情况下获得的光强度分布的模拟图。图16(b)、16(c)和16(d)分别图示了在位置P1、P2和P3处切割的光纤的输出端表面处的光强度分布。注意的是，图16(b)、16(c)和16(d)中由虚线指示的圆圈指示芯的外周边。

在本文中，位置P1是高强度部分在一个方向上的第一位置，位置P3是高强度部分在另一个方向上的第二位置，并且位置P2指示第一位置和第二位置之间的中间位置。光强度分布在位置P1处在所述一个方向上从芯的中心偏离，并且光强度分布在位置P3处在另一个方向上从芯的中心偏离。但是，光强度分布在位置P2处没有在一个方向上从芯的中心偏离。

图17是示出在光纤的输出端表面位于位置P1和位置P2处的情况下获得的光功率的耦合效率的模拟结果的曲线图。横轴表示光轴偏离量，纵轴表示耦合效率。在本文中，为了统一基准，将最高强度部分处的耦合效率归一化为1。

而且在本文中，将描述以下情况，其中在图11中所示的通过空间耦合的光学通信中，在输入光(从传输侧发射的光)具有基模和一阶模的分量的情况下，如图14中所示，发生其中接收侧的光纤10R的位置在垂直于透镜11R的方向上偏离的光轴偏离。

在光纤的输出端表面位于位置P1处的情况下，当光轴偏离在正(+)方向上时耦合效率改善，但是，反之，当光轴偏离在负(-)方向上时耦合效率劣化。同时，在光纤的输出端表面位于位置P2的情况下，当光轴偏离在正(+)方向上时获得的耦合效率低于在光纤的输出端表面位于位置P1的情况下的耦合效率，但是当光轴偏离在负(-)方向上时获得的耦合效率高于在光纤的输出端表面位于位置P1的情况下的耦合效率。即，在这种情况下，与通过使用具有基模的分量的光执行通信的情况一样，无论轴偏离的方向如何，都有可能获得有利的耦合效率。

[传输/接收系统]

图18图示了根据实施例的传输/接收系统100的配置示例。传输/接收系统100包括发送器200、接收器300和线缆400。发送器200是例如AV源，诸如个人计算机、游戏机、光盘播放器、机顶盒、数码相机或移动电话。接收器300是例如电视接收器、投影仪、头戴式显示器等。发送器200和接收器300经由线缆400连接。

发送器200包括光发射单元201、插座202和将光从光发射单元201传播到插座202的光纤203。光发射单元201包括激光元件(诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL))或光发射元件(诸如发光二极管(LED))。光发射单元201将由传输电路(未示出)生成的电信号(传输信号)转换成光信号。由光发射单元201发射的光信号通过光纤203传播到插座202。

另外，接收器300包括插座301、光接收单元302和将由插座301获得的光传播到光接收元件302的光纤303。光接收单元302包括光接收元件，诸如光电二极管。光接收单元302将从插座301传输的光信号转换成电信号(接收信号)并将该电信号供给接收电路(未示出)。

线缆400在光纤401的一端和另一端包括插头402和403。光纤401的一端的插头402连接到发送器200的插座202，并且光纤401的另一端的插头403连接到接收器300的插座301。

在这个实施例中，发送器200的光纤203、接收器300的光纤303和线缆400的光纤401在第一波长处仅传播基模的分量。另外，那些光纤被配置为使得波长色散在第一波长处变为零。例如，第一波长被设置为1310nm，并且芯直径d和数值孔径NA分别被设置为d＝8μm和NA＝0.1，这是1310nm光纤的通用参数，并且归一化频率被设置为V＝1.92。因此，那些光纤在1310nm的波长处用作单模光纤(参见图3)。

另外，在这个实施例中，通过使用具有第二波长并且具有基模和第一阶模的分量的光来执行通信。在本文中，第二波长是上述每个光纤不仅可以传播基模而且可以传播一阶模的波长。具体而言，例如，第二波长被设置为850nm。在使用850nm的光的情况下，归一化频率是V＝2.96，因此那些光纤除了可以传播基模外还可以传播一阶模，即，用作双模光纤(参见图4)。

在发送器200中，从光发射元件201发射的850nm的光由作为1310nm单模光纤的光纤203传播到插座202。在这种情况下，传播通过光纤203的光是具有基模和一阶模的分量的光(参见图9(b)和16)。

另外，在这个实施例中，光纤203的输出端表面处的光强度分布被配置为不从芯的中心向一个方向偏离。即，光纤203的输出端表面处的光强度分布被配置为与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布(参见图16(a)中位置P2处的光强度分布)。

图19是图示其中发送器200的插座202与线缆400的插头402连接的状态的横截面视图。

插座202包括插座主体211。插座主体211由例如透光材料(诸如合成树脂或玻璃)或透射特定波长的材料(诸如硅)制成，并且被构造为带透镜的套管(ferrule)。因为插座主体211被构造为如上所述的带透镜的套管，所以有可能容易地执行光纤和透镜的光轴对准。

插座主体211在其前表面上具有凹入的光发射部分(透光空间)213。另外，透镜(凸透镜)214与插座主体211一体地形成以定位在光发射部分213的底部。此外，插座主体211具有从后表面侧向前延伸的光纤插入孔216。光纤203具有中心部分处的用作光路的芯203a和覆盖芯的包层203b的双重结构。

光纤插入孔216被形成为使插入其中的光纤203的芯203a与透镜214的光轴对准。另外，光纤插入孔216被形成为使得其底部位置(即，插入光纤203时光纤203的尖端(发射端)的抵接位置)与透镜214的焦点位置匹配。

另外，插座主体211具有从其上表面向下延伸的粘合剂注入孔212，使得粘合剂注入孔212与光纤插入孔216的底部位置附近的部分连通。在将光纤203插入光纤插入孔216之后，通过粘合剂注入孔212将粘合剂217注入到光纤203的外围。因此，光纤203被固定到插座主体211。

在插座202中，透镜214具有将从光纤203发射的光形成准直光并发射该准直光的功能。因此，从光纤203的发射端以预先确定的NA发射的光入射到透镜214上，形成为准直光并被发射。

插头402包括插头主体411。插头主体411由例如透光材料(诸如合成树脂或玻璃)或透射特定波长的材料(诸如硅)制成，并且被构造为带透镜的套管。

插头主体411在其前表面上具有凹入的光入射部分(透光空间)413。另外，透镜(凸透镜)414与插头主体411一体地形成以定位在光入射部分413的底部。此外，插头主体411具有从后表面侧向前延伸的光纤插入孔416。光纤401具有中心部分处的用作光路的芯401a和覆盖芯的包层401b的双重结构。

光纤插入孔416被形成为使插入其中的光纤401的芯401a与透镜414的光轴对准。另外，光纤插入孔416被形成为使得其底部位置(即，插入光纤401时光纤401的尖端(入射端)的抵接位置)与透镜414的焦点位置匹配。

另外，插头主体411具有从其上表面向下延伸的粘合剂注入孔412，使得粘合剂注入孔412与光纤插入孔416的底部位置附近的部分连通。在将光纤401插入光纤插入孔416之后，通过粘合剂注入孔412将粘合剂417注入到光纤401的外围。因此，光纤401被固定到插头主体411。

在线缆400的插头402中，透镜414具有会聚入射准直光的功能。在这种情况下，准直光入射在透镜414上并被会聚，并且会聚光入射在光纤401的入射端上。

注意的是，虽然没有详细描述，但是以与上述发送器200的插座202和线缆400的插头402的配置示例相似的方式配置线缆400的插头403和接收器300的插座301。

图20(a)图示了发送器200中的光发射单元201和插座202的配置示例。这个配置示例仅仅是示例，并且发送器200的配置不限于此。

光发射单元201包括套管221。套管221由例如透光材料(诸如合成树脂或玻璃)或透射特定波长的材料(诸如硅)制成。

套管221具有从前表面侧向后延伸的光纤插入孔226。光纤203被插入光纤插入孔226，然后通过粘合剂227固定到套管221。

另外，其上放置有光发射元件223和光发射元件驱动驱动器228的基板222固定到套管221的下表面。在这种情况下，光发射元件223被放置在基板222上以与各光纤203对准。在本文中，调整基板222的位置，使光发射元件223的发射部分与光纤203的光轴对准，然后固定基板222。

另外，套管221具有从下表面侧向上延伸的布置孔224。然后，为了改变从光发射元件223朝着光纤203的光的光路的方向，布置孔224的底部具有倾斜表面，并且反射镜(光路改变部分)225布置在该倾斜表面上。注意的是，关于反射镜225，可以将分开形成的反射镜固定到倾斜表面，或者可以通过气相沉积等在倾斜表面上形成反射镜。在本文中，光发射元件223和光纤203形成光学模块。

插座202与上面参考图19描述的相似，因此本文省略对它的描述。

图20(b)示意性地图示了在具有基模和一阶模的分量的光通过光纤203被传输的情况下获得的光强度分布(参见图16(a))。图20(c)图示在光纤203的输出端表面(即，发射端表面)处的光强度分布。光纤的输出端表面处的光强度分布被配置为从芯203a的中心不在一个方向上偏离。即，光纤203的输出端表面处的光强度分布被配置为与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布(参见图16(c))。

如上所述，在图18的传输/接收系统100中，传播通过发送器200的光纤203的光是具有基模和一阶模的分量的光，并且在光纤203的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在一个方向上的第一位置和高强度部分在另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。因此，在传播具有基模和一阶模的分量的光的情况下，与传播仅具有基模的分量的光的情况一样，无论光轴偏离的方向如何，都有可能获得有利的耦合效率。因此，变得不必使用附加组件或具有复杂结构的光源来传播仅具有基模的分量的光。这使得有可能减少组件成本。

[光学模块调整设备]

将描述根据实施例的光学模块调整设备。光学模块调整设备调整图21(a)中所示的光学模块中所包括的光纤203的输出端表面处的光强度分布，以使光强度分布不从芯的中心向一个方向偏离，如图21(b)中所示。即，光纤203的输出端表面处的光强度分布被调整为与高强度部分在一个方向上的第一位置P1和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置P3之间的中间位置对应的光强度分布(参见图16(a)中位置P2处的光强度分布)。注意的是，在图21(a)中，与图20(a)中的那些对应的部分用相同的附图标记表示。

图22(a)图示了光学模块调整设备500的构造示例。光学模块调整设备500切割光纤203的输出端(即，改变光纤203的长度)，以调整输出端表面处的光强度分布。

光学模块调整设备500包括成像元件501、控制电路502、固定板503、切割器固定臂504、切割器505、臂驱动单元506和光纤保持器507。

固定板503固定臂驱动单元506和光纤保持器507。光纤保持器507固定光纤203的尖端。臂驱动单元506保持切割器固定臂504(切割器固定臂504具有在其上固定了切割器505的尖端侧)，使切割器固定臂504在光纤203的轴向方向上移动以调整切割位置，并使切割器固定臂504在光纤203的径向方向上移动以切割光纤203的输出端。

成像元件501对光纤203的输出端表面处的光的强度进行成像。控制电路502分析由成像元件501获得的捕获的图像数据，并基于该结果控制臂驱动单元506以移动切割器505的位置并切割光纤203的输出端。因此，光纤203的输出端表面处的光强度分布被调整为不从芯的中心向一个方向偏离，如图22(b)中所示。即，光纤203的输出端表面处的光强度分布被调整为与高强度部分在一个方向上的第一位置P1和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置P3之间的中间位置对应的光强度分布(参见图16(a)中位置P2处的光强度分布)。

图23是示出控制控制电路502的处理的过程的示例的流程图。在步骤ST1中，控制电路502开始处理。接下来，在步骤ST2中，控制电路502分析由成像元件501获得的捕获的图像数据并评估光纤203的输出端表面处的光强度分布。

接下来，在步骤ST3中，控制电路502确定光纤203的输出端表面处的光强度分布是否落在预先确定的规定范围(以表的形式保存)内。当光强度分布落入规定范围内时，控制电路502终止步骤ST4中的处理。即，此时，光纤203的输出端没有被切割。

同时，当在步骤ST3中光强度分布没有落入规定范围内时，控制电路502在步骤ST5中调整切割器505的位置并切割光纤203的输出端。然后，在步骤ST5中的处理之后，控制电路502返回到步骤ST2中的处理并重复与上述相似的处理，直到光纤203的输出端表面处的光强度分布落入规定范围内为止。

在本文中，规定范围与位置P2对应，位置P2是高强度部分在一个方向上的第一位置P1和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置P3之间的中间位置。规定范围可以(1)是相对于图16(c)中的理想光强度分布的形状的某百分比的误差范围，或者(2)可以通过切割光纤203几次以掌握光强度分布的特点并适当搜索强度分布不偏离的点而被确定。

在(1)的情况下，在更接近图16(b)的条件下定义为落入规定范围内的光强度分布的形状与在更接近图16(d)的条件下的不同。如图24(a)至24(c)中所示，光强度分布通过使用本申请人提出的技术(WO 2018/131700 A)来测量。图24(a)图示了光强度分布的示例(捕获的图像的示例)。图24(b)用等高线示意性地图示了图24(a)中的光强度分布的示例。图24(c)图示了沿着图24(b)的线A-B的光强度。然后，如图24(d)中所示，相对于图16(c)，在其形状落入更接近图16(b)的条件下的范围和更接近于图16(d)的条件下的范围的情况下光强度分布可以被确定为落入规定范围内。

另外，可以通过使用本申请人提出的技术(WO 2018/131700 A)来计算光强度分布的外形，并且在外形落入规定范围内的情况下，光强度分布可以被确定为落入规定范围内。图25(a)至25(c)分别图示了与图16(b)至16(d)相同的光强度分布。在图25(a)至25(c)中，每条虚线指示在每种光强度分布中计算的外形。在外形落入从理想状态(b)稍微更接近状态(a)的状态和从理想状态(b)稍微更接近状态(c)的状态的范围内的情况下，光强度分布可以被确定为落入规定范围内。

图26是示出控制控制电路502的处理的过程的另一个示例的流程图。在步骤ST11中，控制电路502开始处理。接下来，在步骤ST12中，控制电路502分析由成像元件501获得的捕获的图像数据并评估光纤203的输出端表面的光强度分布。

接下来，在步骤ST13中，控制电路502确定光纤203的输出端表面处的光强度分布是否落在预先确定的规定范围(以表的形式保存)内。当光强度分布落入规定范围内时，控制电路502终止步骤ST14中的处理。即，此时，光纤203的输出端不被切割。

同时，当在步骤ST13中光强度分布没有落入规定范围内时，控制电路502在步骤ST5中调整切割器505的位置并切割光纤203的输出端。在这种情况下，期望切割的长度大约为图16(a)中位置P1和位置P2之间长度的一半。

接下来，在步骤ST16中，控制电路502分析由成像元件501获得的捕获的图像数据并评估光纤203的输出端表面处的光强度分布。接下来，在步骤ST17中，控制电路502确定光纤203的输出端表面处的光强度分布是否落入规定范围内。当光强度分布落入规定范围内时，控制电路502终止步骤ST14中的处理。

同时，当在步骤ST17中光强度分布没有落入规定范围内时，控制电路502在步骤ST18中调整切割器505的位置并切割光纤203的输出端。将描述在这种情况下要切割的长度。

假设切割之前的光强度分布是例如由图27的虚线a指示的位置处的光强度分布，该光强度分布与由图27的虚线b指示的位置处的光强度分布相似。因此，在第一次强度分布测量中，控制电路502无法掌握光纤203的输出端是在由虚线a指示的位置还是在由虚线b指示的位置。但是，在已知光强度分布的分离周期的情况下，有可能通过监视第一次切割之后的光强度分布来掌握光纤203的输出端处的当前光强度分布与光强度分布的周期中的哪个位置对应。

如上所述，控制电路502可以找出光纤203的输出端处的当前光强度分布与光强度分布的周期中的哪个位置对应，因此有可能获得最优待切割长度以实现图16(c)中的光强度分布。当如上所述在步骤ST18中切割光纤203的输出端时，输出端处的光强度分布落入规定范围内。

在步骤ST18中的处理之后，控制电路502终止步骤ST14中的处理。

光强度分布的分离周期T对于每个波长是不同的。图28(a)以及图16(a)是在具有基模和一阶模的分量的光通过光纤被传输的情况下获得的光强度分布的模拟图。图28(b)是示出波长[nm]与周期[μm]之间的关系的曲线图。

从该曲线图中可以看出，随着波长越短，周期T越长，并且随着波长越接近大约900nm，周期T越短。另外，在波长为900nm或更大的情况下，1310nm的光纤与850nm的光之间的双模的关系破坏，因此周期倾向于增大。因此，控制电路需要根据与波长对应的周期来确定光纤的切割量。

注意的是，在图22的光学模块调整设备500中，臂驱动单元506使切割器固定臂504在光纤203的轴向方向上移动以调整切割位置。但是，可以固定切割器505并可以移动光纤保持器507以调整切割位置，或者可以移动固定到光纤保持器507的光纤203以调整切割位置。另外，也可以不切割输出端，而是可以对光纤203的输出端表面进行抛光。

另外，图22中所示的光学模块调整设备500是改变光纤203的长度以调整输出端表面处的光强度分布的示例。但是，作为调整光纤203的输出端表面处的光强度分布的方法，还存在改变光发射元件223的发射波长的方法。通过改变发射波长改变光强度分布的分离周期T(参见图28(b)中的曲线图)，因此有可能调整光纤203的输出端表面处的光强度分布。

图29图示了采用改变光发射元件223的发射波长的方法的光学模块调整设备600的构造示例。光学模块调整设备600包括成像元件601和控制电路602。

成像元件601对光纤203的输出端表面处的光的强度进行成像。控制电路602分析由成像元件601获得的捕获的图像数据并基于该结果改变光发射元件223的发射波长。因此，如图29(b)中所示，光纤203的输出端表面处的光强度分布被调整为不从芯的中心向一个方向偏离。即，光纤203的输出端表面处的光强度分布被调整为与高强度部分在一个方向上的第一位置P1和高强度部分在与该一个方向相反的另一个方向上的第二位置P3之间的中间位置对应的光强度分布(参见图16(a)中位置P2处的光强度分布)。

<2.修改示例>

注意的是，在上述实施例中，本技术应用于传输/接收系统100的发送器200(参见图18)并且优化了插座202的光纤203的输出端处的光强度分布。

本技术也类似地适用于图30中所示的传输/接收系统100A。在传输/接收系统100A中，与图18中的传输/接收系统100的部分对应的部分用相同的附图标记表示，并且将适当地省略其详细描述。

传输/接收系统100A包括发送器200A和接收器300。发送器200A包括光发射元件201，并且插头204作为挑尾(pick tail)突出。在这种情况下，来自光发射元件201的光通过光纤203传播到插头204。插头204连接到接收器300的插座301。

本技术也类似地适用于传输/接收系统100A的发送器200A并且可以优化插头204的光纤203的输出端处的光强度分布。

另外，本技术也类似地适用于图31中所示的中继缓冲器700并且可以优化输出侧的插座的光纤的输出端处的光强度分布。

另外，在上述实施例中，已经通过使用一根光纤描述了调整光纤的输出端表面处的光强度分布的方法。但是，多根光纤可以平行布置并且可以被同时并行处理。

另外，在上述实施例中已经描述了第一波长为1310nm的情况。但是，第一波长可以落入例如从300nm至5μm的范围内，因为要使用的可能的光源是激光光源或LED光源。

另外，在上述实施例中已经描述了第一波长为1310nm的情况。但是，第一波长可以是包括1310nm的1310nm频带的波长。此外，在上述实施例中已经描述了第一波长为1310nm的情况。但是，第一波长可以是1550nm或者也可以是包括1550nm的1550nm频带的波长。另外，已经描述了第二波长为850nm的情况。但是，第二波长可以是包括850nm的850nm频带的波长。

另外，在上述实施例中已经描述了光波导是光纤的示例。但是，当然，本技术也适用于光纤以外的光波导，诸如例如硅光波导。

在上文中，已经参考附图详细描述了本公开的优选实施例。但是，本公开的技术范围不限于此类示例。显然，在本公开的技术领域具有普通知识的人可以在权利要求中描述的技术构思的范围内提出各种改变或修改。当然，应该理解的是，这些改变和修改也属于本发明的技术范围。

另外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的并且不受限制。换句话说，根据本公开的技术可以具有除上述效果之外或代替上述效果的根据本说明书的描述对于本领域技术人员显而易见的其它效果。

注意的是，本技术还可以具有以下配置。

(1)一种光学模块，包括：

光发射元件；以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中：

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光；

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布；以及

光波导的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

(2)根据(1)所述的光学模块，其中：

光波导在第一波长处仅传播基模的分量；以及

通过光波导传播的光具有第二波长，光波导能够在第二波长处传播基模和一阶模的分量。

(3)根据(2)所述的光学模块，其中：

第一波长是1310nm频带或1550nm频带的波长；以及

第二波长是850nm频带的波长。

(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的光学模块，其中，

光波导是光纤。

(5)根据(1)至(3)中的任一项所述的光学模块，其中，

光波导是硅光波导。

(6)一种调整设备，包括：

调整单元，其调整光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布，

光学模块包括：

光发射元件，以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中，

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，以及

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布，

其中，

调整单元进行调整，使得光波导的输出端表面处的光强度分布变成与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

(7)根据(6)所述的调整设备，还包括：

获取单元，其获取关于在光波导的输出端表面处的光强度分布的信息，其中，

调整单元基于获取的关于光强度分布的信息进行调整。

(8)根据(7)所述的调整设备，其中，

调整单元通过改变光波导的长度进行调整。

(9)根据(8)所述的调整设备，其中，

调整单元以预先确定的长度单位对光波导的输出端进行切割或抛光，直到光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

(10)根据(8)所述的调整设备，其中，

调整单元基于在长度被缩短之前获取的关于光强度分布的信息和当长度被缩短了预先确定的长度时获取的关于光强度分布的信息、计算为了使光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布而要缩短的长度，并且进一步将长度缩短所计算出的长度。

(11)根据(7)所述的调整设备，其中，

调整单元通过改变光发射元件的发射波长进行调整。

(12)一种调整方法，包括：

调整光波导的输出端表面处的光强度分布的调整步骤，

在包括以下的光学模块中，

光发射元件，以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中，

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光，以及

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布，

其中，

在调整步骤中，光波导的输出端表面处的光强度分布被调整为变成与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

(13)一种光学模块，包括：

光发射元件；

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中：

通过光波导传播的光是具有基模和一阶模的分量的光；

具有基模和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布；以及

光波导的输出端表面处的光强度分布被配置为不从芯的中心向一个方向偏离。

附图标记列表

100，100A 传输/接收系统

200，200A 发送器

201 光发射单元

202 插座

203 光纤

203a 芯

203b 包层

204 插头

211 连接器主体

212 粘合剂注入孔

213 光发射部分(透光空间)

214 透镜(凸透镜)

216 光纤插入孔

217 胶合剂

221 套管

222 基板

223 光发射元件

224 布置孔

225 反射镜

226 光纤插入孔

227 胶合剂

228 光发射元件驱动驱动器

300 接收器

301 插座

302 光接收单元

303 光纤

400 线缆

401 光纤

401a 芯

401b 包层

402、403 插头

411 连接器主体

412 粘合剂注入孔

413 光入射部分(透光空间)

414 透镜(凸透镜)

416 光纤插入孔

417 胶合剂

500 光学模块调整设备

501 成像元件

502 控制电路

503 固定板

504 切割器固定臂

505 切割器

506 臂驱动单元

507 光纤保持器

600 光学模块调整设备

601 成像元件

602 控制电路

Claims (13)

1.一种光学模块，包括：

光发射元件；以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中：

通过光波导传播的光是具有基模的分量和一阶模的分量的光；

具有基模的分量和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布；

光波导的输出端表面处的光强度分布是与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布，

所述基模的分量和一阶模的分量被用于通信，而没有将二阶模的分量与更高阶模的分量用于通信，以及

所述基模的分量和一阶模的分量传播到光波导的输出端表面处并且共同形成光波导的输出端表面处的所述光强度分布。

2.根据权利要求1所述的光学模块，其中：

光波导在第一波长处仅传播基模的分量；以及

通过光波导传播的光具有第二波长，光波导能够在第二波长处传播基模的分量和一阶模的分量。

3.根据权利要求2所述的光学模块，其中：

第一波长是1310nm频带或1550nm频带的波长；以及

第二波长是850nm频带的波长。

4.根据权利要求1所述的光学模块，其中，

光波导是光纤。

5.根据权利要求1所述的光学模块，其中，

光波导是硅光波导。

6.一种调整设备，包括：

调整单元，其调整光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布，

光学模块包括：

光发射元件，以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中，

通过光波导传播的光是具有基模的分量和一阶模的分量的光，以及

具有基模的分量和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布，

其中，

调整单元进行调整，使得光波导的输出端表面处的光强度分布变成与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布，

所述基模的分量和一阶模的分量被用于通信，而没有将二阶模的分量与更高阶模的分量用于通信，以及

所述基模的分量和一阶模的分量传播到光波导的输出端表面处并且共同形成光波导的输出端表面处的所述光强度分布。

7.根据权利要求6所述的调整设备，还包括：

获取单元，其获取关于在光波导的输出端表面处的光强度分布的信息，其中，

调整单元基于获取的关于光强度分布的信息进行调整。

8.根据权利要求7所述的调整设备，其中，

调整单元通过改变光波导的长度进行调整。

9.根据权利要求8所述的调整设备，其中，

调整单元以预先确定的长度单位对光波导的输出端进行切割或抛光，直到光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布。

10.根据权利要求8所述的调整设备，其中，

调整单元基于在长度被缩短之前获取的关于光强度分布的信息和当长度被缩短了预先确定的长度时获取的关于光强度分布的信息、计算为了使光波导的输出端表面处的光强度分布变成与第一位置和第二位置之间的中间位置对应的光强度分布而要缩短的长度，并且进一步将长度缩短所计算出的长度。

11.根据权利要求7所述的调整设备，其中，

调整单元通过改变光发射元件的发射波长进行调整。

12.一种调整方法，包括：

调整光学模块中的光波导的输出端表面处的光强度分布的调整步骤，

光学模块包括：

光发射元件，以及

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中，

通过光波导传播的光是具有基模的分量和一阶模的分量的光，以及

具有基模的分量和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布，

其中，

在调整步骤中，光波导的输出端表面处的光强度分布被调整为变成与高强度部分在所述一个方向上的第一位置和高强度部分在所述另一个方向上的第二位置之间的中间位置对应的光强度分布，

所述基模的分量和一阶模的分量被用于通信，而没有将二阶模的分量与更高阶模的分量用于通信，以及

所述基模的分量和一阶模的分量传播到光波导的输出端表面处并且共同形成光波导的输出端表面处的所述光强度分布。

13.一种光学模块，包括：

光波导，其传播来自光发射元件的光，其中，

通过光波导传播的光是具有基模的分量和一阶模的分量的光；

具有基模的分量和一阶模的分量的光通过光波导传播，同时具有其中沿着光波导高强度部分在相对于芯的中心的一个方向和与该一个方向相反的另一个方向上交替出现的光强度分布；

光波导的输出端表面处的光强度分布被配置为不从芯的中心向一个方向偏离，

所述基模的分量和一阶模的分量被用于通信，而没有将二阶模的分量与更高阶模的分量用于通信，以及

所述基模的分量和一阶模的分量传播到光波导的输出端表面处并且共同形成光波导的输出端表面处的所述光强度分布。