JP2002071963A - ファイバスタブ型光デバイス及びそれを用いた光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型でアライメントが容易であり、ＬＤとの
アライメントによって、光アイソレータ部の結合状態が
変化しない、優れたファイバスタブ型光デバイスであっ
て、さらに低損失、簡略な構成のファイバスタブ型光デ
バイス、及びそれを用いた光モジュールを提供するこ
と。 【解決手段】 フェルール３に貫通孔３ａと貫通孔３ａ
を横切る溝７を形成し、溝７により分断された２つの貫
通孔のそれぞれに光ファイバ１ａ、１ｂを配設し、各光
ファイバの一端部を溝７内に突出させるとともに、少な
くとも一方の光ファイバに応力を付与することにより偏
光特性を生ぜしめ、溝７内にファラデー回転子またはフ
ァラデー回転子と偏光子とから成る光アイソレータ２ａ
を配設したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信機器、セン
サー等に好適に使用される光モジュールに関する。ま
た、この光モジュールに搭載され、光モジュール外部か
らの反射戻り光を遮断する光アイソレータを内蔵した、
ファイバスタブ型光デバイス及びそれを用いた光モジュ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】光通信の光源に用いられるレーザーダイ
オード（以下、ＬＤともいう）は、出射した光がある箇
所で反射し、再びＬＤの活性層に戻ると発振状態が乱
れ、出射パワーの変動や波長ずれ等が生じ、これにより
信号が劣化する。

【０００３】このような反射戻り光の問題を防止するた
めに、通常、ＬＤは光を一方向のみに透過させる光アイ
ソレータと同じパッケージ内に搭載され、光モジュール
の一種であるＬＤモジュールを構成している。

【０００４】特に、アナログ信号は上記反射戻り光によ
って劣化し易く、また、高密度な信号ほど反射戻り光の
影響を受け易いため、ＣＡＴＶ等のアナログ伝送データ
の増加、大容量化、高速化に伴い、光アイソレータは不
可欠な構成要素となってきている。

【０００５】以下に、光アイソレータの一般的な動作に
ついて簡単に説明する。図８に示すように、光アイソレ
ータ２は二つの偏光子１９Ａ、１９Ｂでファラデー回転
子２０を挟むようにして構成されている。このような構
成において、順方向光２２はそのまま透過し、逆方向光
２５は遮断される。なお、ファラデー回転子２０は外部
から磁界を印加することでファラデー効果を得るもの
と、自発磁化により外部磁界なしでファラデー効果を持
つものがあるが、ここでは特に磁界を印加するための磁
石は図示しないものとする。

【０００６】次に、従来のＬＤモジュールの一例につい
て説明する。図１２に示すように、ＬＤモジュールＪ１
は、パッケージ１８内には少なくともＬＤ１５、レンズ
６Ａ，６Ｂ，光アイソレータ２、シングルモード光ファ
イバ４の一端部等が収納されている。なお、図中１６は
受光素子（以下、ＰＤともいう）、１７はペルティエク
ーラー、３２は光ファイバ余長部を保護するためのラバ
ーブーツである。

【０００７】ＬＤ１５から出射された光は、レンズ６Ａ
でコリメートされ光アイソレータ２を通過し、レンズ６
Ｂで集光されシングルモードファイバ４に入射される。
全体は外部の環境から遮断するためパッケージ１８に内
蔵される。レンズ６Ａ，６Ｂにはボールレンズ，両凸レ
ンズ，非球面レンズ，グレイデッドインデックスレンズ
（以下ＧＲＩＮレンズという）等が用いられる。

【０００８】このような光モジュールＪ１では、光アイ
ソレータ２，レンズ６Ａ，６Ｂ等は独立した部品とし
て、それぞれが別々にホルダーに固定された後にアライ
メントされるため、部品点数が多く調整も煩雑で、大型
化してしまうといった問題があった。

【０００９】また、光モジュール全体を小型化し、アラ
イメントを容易にするために、図１３に示すように、レ
ンズを用いずコア拡大ファイバを使ってファイバスタブ
に光アイソレータを実装した光デバイスＪ２も提案され
ている（特開平１０−６８９０９号公報等を参照）。

【００１０】ここで、光の結合を向上させるために光フ
ァイバのコアを拡大したコア拡大ファイバ５を用い、反
射を防ぐために光軸に対し光アイソレータ２を斜めに挿
入している。

【００１１】この光デバイスＪ２は、先球９を中心に保
持したフェルール３に光アイソレータ２が配設され、全
体がスリーブ１３内に固定されている。光デバイスＪ２
では、フェルール３は同軸の精度が高いので軸ずれが生
じない。また、光アイソレータ付きのモジュールが光ア
イソレータの無いモジュールと同等の工数で組み立てが
可能で非常に簡便である。

【００１２】このようなコア拡大ファイバは、一般的な
シングルモード光ファイバを局所的に加熱して作られ
る。シングルモード光ファイバを加熱し、コアにドープ
されているＧｅ等のドーパントを拡散させ、ドーパント
の拡散領域を広くするとともに比屈折率差を小さくして
いる。

【００１３】光ファイバのコアとクラッドの比屈折率差
が変らないままコア径が大きくなると、シングルモード
条件が崩れマルチモードが励振されてしまう。コア拡大
ファイバの場合は、熱によるドーパントの拡散のため、
コアの拡大と比屈折率差の低下が同時に起こり、自動的
にｒ×（Ｄ）１／２ が一定に保たれる。ここで、ｒは
光ファイバのコアの半径、Ｄはコアとクラッドの比屈折
率差、ｒ×（Ｄ）１／２ は規格化周波数に比例する量
であり、これが一定ならばシングルモード条件は保たれ
る。

【００１４】図９にコア拡大ファイバを用いた光結合の
特性を示す。横軸にファイバ間の距離（＝コア拡大部に
形成する溝の幅）、縦軸に光の結合損失を示す。ｗはそ
れぞれのモードフィールド径を示し、各曲線に対応す
る。なお、光の波長は光通信で一般に使われる１．３１
μｍとし、溝（ファイバ間）は空気（屈折率ｎ＝１）で
満たされていることとした。モードフィールド径が１０
μｍのコアを拡大していない場合は、ファイバ間距離が
１２０μｍで３ｄＢ以上の損失があるのに対し、モード
フィールド径が４０μｍの場合は、ファイバ間が９５０
μｍでも損失が１ｄＢ以下であることが判り、明らかに
結合特性が改善されることがわかる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のコア拡
大ファイバには以下のような問題がある。 ・軸ずれに対しトレランスが緩和される利点があるが、
コア径を徐々に拡大していくテーパ部が必要となる。こ
のテーパ部を作製するためには大きな温度差が必要で局
所加熱しなければならない。 ・テーパ部を含みながら長いコア拡大部を作製するため
には、急激な温度勾配が必要なテーパ部と、均一な温度
が必要な長いコア拡大領域を隣接させることになり実際
は難しい。また、テーパ部の長さ，角度は制御の難しい
温度勾配で決定さられてしまうが、この長さ，角度で損
失が変化する。すなわち、テーパ部を含むコア拡大ファ
イバの形成は制御が非常に困難となる。 ・局所的に作製するため効率が悪い。コア拡大部は数ｍ
ｍであるためデバイス１個につき必ず１回はこの熱加工
が必要になる。電気炉で加熱する場合数時間から数十時
間が必要となる。このように、局所的にひとつずつ、長
時間かけて作製せざるを得ないことがコア拡大ファイバ
の最大の問題点である。 ・光学素子を挿入するための溝を形成する場合、テーパ
部に溝がかかると異なるモードフィールド径どうしの結
合になるため損失が大きくなる。 ・さらに、レンズが不要で簡略な構造であるが、損失は
図９に示すようにファイバとファイバの間隔で決まるた
め光アイソレータの厚さに依存する。従って光アイソレ
ータは薄いほど良いが、光アイソレータを構成する偏光
子、ファラデー回転子はその機能を発揮するために必要
な厚さがあり、損失の低減に限度がある。

【００１６】そこで本発明は、上述の諸問題を解消し、
小型でアライメントが容易であり、ＬＤとのアライメン
トによって、光アイソレータ部の結合状態が変化せず、
また光アイソレータの構成を簡略化、薄型化する事によ
り結合効率の大きな、優れたファイバスタブ型光デバイ
ス及びそれを用いた光モジュールを提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のファイバスタブ型光デバイスは、フェルー
ルに貫通孔と該貫通孔を横切る溝を形成し、前記溝によ
り分断された２つの貫通孔のそれぞれに光ファイバを配
設し、各光ファイバの一端部を前記溝内に突出させると
ともに、少なくとも一方の光ファイバに応力を付与する
ことにより偏光特性を生ぜしめ、前記溝内にファラデー
回転子またはファラデー回転子と偏光子とから成る光ア
イソレータを配設したことを特徴とする。

【００１８】また特に、前記応力を付与する光ファイバ
は、該光ファイバに光接続させる伝送用シングルモード
ファイバよりモードフィールド径が大であることを特徴
とする。また、前記応力を付与する光ファイバは、前記
フェルール内に位置するクラッドの一部を除去し、この
除去部分へ前記クラッドより熱膨張係数が大きい部材を
充填することにより圧縮応力を付与するようにしたこと
を特徴とする。

【００１９】また、本発明の光モジュールは、上記ファ
イバスタブ型光デバイスと、該ファイバスタブ型光デバ
イスに光接続させるための受光または発光する光素子
を、それぞれ配設して成る。

【００２０】具体的には、フェルールに貫通孔と該貫通
孔を横切る溝を形成し、溝により分断された２つの貫通
孔のそれぞれに伝送用シングルモードファイバのモード
フィールド径より大きい大口径シングルモードファイバ
を配設し、各大口径シングルモードファイバの一端部を
前記溝内に突出させるとともに、入射側の大口径シング
ルモードファイバに非対称な応力を付与する事により偏
光特性を生じせしめ、さらに各大口径シングルモードフ
ァイバの一端部どうしを、前記溝内に配設した入射側の
偏光子を略した光アイソレータを介して光接続させるよ
うにした。

【００２１】また、大口径シングルモードファイバに非
対称な応力を付与するために大口径シングルモードファ
イバの側方の一部を削除し、フェルール内に負の熱膨張
係数を持つ充填材により固定した事を特徴とする。

【００２２】また、出射側の大口径シングルモードファ
イバの一方が、伝送用シングルモードファイバとモード
フィールド径を変換するためのグレイデッドインデック
スファイバに縦列に接続されていることを特徴とする。

【００２３】また、各大口径シングルモードファイバの
一端部側面を各光ファイバを構成するクラッド部より屈
折率の高い保護部材で覆った事を特徴とする。

【００２４】また、少なくとも前記保護部材の周囲が光
吸収性部材で覆われていることを特徴とする。

【００２５】また、本発明の光モジュールは、基板上
に、上記のファイバスタブ型光デバイスと、該ファイバ
スタブ型光デバイスに光接続させるための受光または発
光する光素子を、それぞれ配設して成るものとする。

【００２６】また、本発明のファイバスタブ型光デバイ
スは、光ファイバをフェルール内に挿入固定する際に、
少なくともフェルールに形成した溝内に露出した光ファ
イバの外周を光ファイバのクラッドより屈折率の大きい
接着剤で固定し、その後、光ファイバを分断する溝を形
成するとともに、溝内に光アイソレータを固定し、さら
に溝内に光吸収の大きい部材で被覆するようにしてもよ
い。

【００２７】また、少なくとも片側のフェルール端部の
光ファイバが気密封止されているようにしてもよい。す
なわち、本発明のファイバスタブ型光デバイスをＬＤモ
ジュールに設ける場合、少なくとも光入射側か光出射側
のどちらかが気密封止されていれば、モジュール内を外
気と遮断することが可能となり、ＬＤの劣化を極力防止
できる。

【００２８】また、本発明の光アイソレータは、入射側
の偏光子を略し、偏光面を４５度回転させるファラデー
回転子に出射側の偏光子を配し一体化して構成される。
この場合、ファラデー回転子が自発磁化を有するもので
あれば、ファラデー回転子に磁界を印加する磁石を省く
ことができる。

【００２９】これにより、ファイバスタブ内に光アイソ
レータ等の光素子をほぼアライメントフリーで実装した
コンパクトな構成とすることができる。また、入射側の
大口径シングルモードファイバに偏光特性を持たせるこ
とで光アイソレータの入射側の偏光子を省略する事がで
き、構成を簡略化するだけでなく、光アイソレータの厚
さを薄くする事ができるため結合効率を向上させ損失の
少ないデバイスとする事ができる。

【００３０】さらに、光ファイバを分断する際に滑らか
な端面を形成するため、散乱損失を防ぎ、且つ、光ファ
イバのクラッドを伝わるクラッドモードを除去し、反射
減衰量の大きな優れたファイバスタブ型光デバイスが実
現でき、ひいては、光素子の結合状態の安定した光モジ
ュールを容易に構成できる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施形態につ
いて図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において
同一部材については、同一符号を付し説明を省略するも
のとする。

【００３２】図１（ａ）に示すように、ファイバスタブ
型光デバイスＳ１は、フェルール３内に、モードフィー
ルド径を例えば４０μｍ以上に拡大した大口径シングル
モードファイバ１ａ、１ｂと、これにそれより小さなモ
ードフィールド径（例えば約１０μｍ）を有する伝送用
シングルモードファイバ（不図示）に光接続するため
に、モードフィールドを変換するＧＩ（グレイデッドイ
ンデックス）ファイバ８を一端部に収容して成る。

【００３３】ここで、入射側の大口径シングルモードフ
ァイバ１ａはその側部の一部２４ａが研磨により除去さ
れ、断面が図１（ｂ）に示すように「Ｄ」文字状になっ
ている。溝７により分断された２つの貫通孔（貫通路）
３ａのそれぞれに大口径シングルモードファイバ１ａ、
１ｂを配設し、各大口径シングルモードファイバの一端
部を溝７内に突出させているが大口径シングルモードフ
ァイバをフェルールに固定する際は負の熱膨張係数を持
つ熱硬化型の接合剤を用いている。従って、熱硬化後、
常温になるに従い大口径シングルモードファイバは図１
（ｂ）に示すように削除された方向から圧縮応力を受け
る。モードフィールドが広がった大口径シングルモード
ファイバ中の光は外部からの応力により放射し損失を生
じ易くなるが、圧縮応力に非対称性があるため圧縮応力
の方向の偏光成分の放射損失が大きくなり、偏光子とし
て動作する。即ち、圧縮応力と同方向の偏光は減衰し、
圧縮応力と直行する方向（図中水平方向）の偏光は透過
する。光アイソレータには入射側と出射側に偏光子が必
要であるが、上記のような構造とする事で入射側の偏光
子を省略できる。

【００３４】そして、大口径シングルモードファイバ１
ａ、１ｂの一端部どうしを、溝７内に配設した光アイソ
レータ２ａを介して光接続させるようにしている。な
お、この光アイソレータ２ａは前述のように入射側の偏
光子を省略したものであり、光アイソレータ２ａを配設
する際は、大口径シングルモードファイバ１ａの消光方
向（即ち図中で上下方向）と光アイソレータ２ａの出射
側の偏光子１９ｂの消光方向とが４５度の角度を成すよ
うにする。

【００３５】溝７内に突出している各大口径シングルモ
ードファイバの一端部側面を各大口径シングルモードフ
ァイバを構成するクラッド部より屈折率の高い保護部材
１１で覆う。なお、従来の最も薄い光アイソレータは約
７５０μｍのため、溝幅は最低でも８００〜８５０μｍ
は必要であり、モードフィールド径４０μｍでは０．８
ｄＢの損失が生じていたが、本発明では光アイソレータ
の入射側の偏光子を省略できるため光アイソレータの厚
さは約５５０μｍとなり、溝幅は６００〜６５０μｍで
十分であり、損失は０．４７ｄＢ程度まで低減できる。

【００３６】また、貫通孔３ａ内に収容されている大口
径シングルモードファイバ１ｂの一方が、シングルモー
ドファイバとモードフィールド径を変換するためのＧＩ
ファイバ８とが縦列に接続されているものとする。

【００３７】上記大口径シングルモードファイバ１をフ
ェルール３内に挿入する前に、予め大口径シングルモー
ドファイバ１の断面が「Ｄ」字状になるよう側部を研磨
し、また、予め貫通孔３ａを横切る溝７を形成した後
に、貫通孔３ａに挿入し、熱膨張係数が負の接合剤をフ
ェルール内に充填し固定する。そして、大口径シングル
モードファイバ１の溝７内の露出部（ファイバ側面）を
大口径シングルモードファイバのクラッド部より屈折率
の高い保護部材１１で覆った後に、溝７の部分で一端部
に上記保護部材１１を設けた大口径シングルモードファ
イバ１を分断し、溝７内に形成された溝１０に光アイソ
レータ２を配設する。なお、大口径シングルモードファ
イバの研磨部は先端から溝７に達する長さになるよう加
工時に調整する。

【００３８】具体的には、例えば直径１．２５ｍｍ，長
さ１２ｍｍ程度のフェルール３の中央部に、フェルール
３の先端面３ｂに対し２度の角度で、貫通孔３ａを横切
るように幅１．２ｍｍ程度の溝７を形成する。

【００３９】次に、モードフィールド径が例えば４０μ
ｍで、モードフィールド径が変化しない大口径シングル
モードファイバ１と、レンズ効果を持つＧＩファイバ８
を放電により融着接続し、ＧＩファイバの長さが６３２
μｍになるよう研磨して調整する。なお、ＧＩファイバ
は長さ６３２μｍで１０μｍのビームをほぼ４０μｍに
拡大する。

【００４０】次に大口径シングルモードファイバのＧＩ
ファイバとの融着部から５ｍｍ残して、側部を１０μｍ
の深さに研磨する。

【００４１】次に、大口径シングルモードファイバ１と
ＧＩファイバ８を融着したものを貫通孔３ａから挿入
し、ＧＩファイバ８の端面とフェルール３の後端面３ｃ
が一致するように熱膨張係数が負の接合剤を充填し固定
する。次に、大口径シングルモードファイバ１のフェル
ール３の先端面３ｂから突出した部分を切断後、放電や
研磨により先球部９を形成する。さらに、先にフェルー
ル３に形成した溝７の部分で溝７と平行に（２度の角
度）、幅６５０μｍで大口径シングルモードファイバ１
を分断する溝１０を形成する。

【００４２】そして、この溝１０内に、偏光子１９Ｂと
ファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した
光アイソレータ２ａを設置するとともに、光アイソレー
タ２ａの光入出射面と大口径シングルモードファイバ１
ａ、１ｂの一端部との間に透光性の接着材２１を設け
る。なお、前述のようにここでは磁界印加手段は省略す
る。

【００４３】大口径シングルモードファイバ１ａの先球
部９から入った光は、溝１０で光アイソレータ２を通過
し、再び大口径シングルモードファイバ１ｂ内を伝搬
し、ＧＩファイバ８によりビーム径を１０μｍに収束さ
せられ出射する。このファイバスタブ型光デバイスＳ１
は、後端面３ｃにおいてフェルール３と同一形状で、中
心部に伝送用のシングルモード光ファイバを保持したフ
ェルールをもつコネクタ（不図示）と接続される。

【００４４】ところで、実際に大口径シングルモードフ
ァイバを切削する場合、ジルコニアのフェルールと同時
に加工すると、例えばダイサーのブレードはＤＩＳＣＯ
製のＳＤＣ３２０Ｒ１０ＭＢ０１（３２０番）を用いる
必要がある。これは硬度が高くより加工が困難なジルコ
ニアに合わせるためである。

【００４５】図９から、理論上はモードフィールド径が
４０μｍでファイバ間が６５０μｍの場合は、０．４７
ｄＢ以下の損失が予測されるが、このブレードで大口径
シングルモードファイバを切断すると、端面の粗さが著
しく大きく５ｄＢを超えてしまうことが判明した。

【００４６】一方、同じくＤＩＳＣＯ製のＮＢＣ−Ｚ２
０５０（２０００番）を用いれば、損失は１．５ｄＢ程
度に抑えることができる。最終的には、溝は屈折率を整
合させた接着材２１で充填されるため０．５ｄＢ以下の
損失に抑えることが可能である。

【００４７】また、クラッドの側面が空気とやクラッド
より屈折率の低い部材と接触していると、クラッドに漏
れた光はクラッドと外部との境界で反射し、クラッドを
伝搬してしまう。一方、クラッドより屈折率の高い部材
が接触していると光はクラッドの外部に逃げる。大口径
シングルモードファイバ１をフェルール３に固定する際
に充填する負の屈折率を持つ接合剤が大口径シングルモ
ードファイバのクラッド部より高い屈折率を持てば、応
力により放射した光がさらにクラッド外に導かれ偏光特
性が向上する。

【００４８】また、図１から明らかなように、フェルー
ル３に大口径シングルモードファイバ１を挿入する前に
溝７を形成しようとすれば、大口径シングルモードファ
イバ１の側部が一部露出する。従って、溝７で露出した
大口径シングルモードファイバ１の側部をクラッドより
屈折率の高い接着材の保護部材１１で固定しておき、大
口径シングルモードファイバ１を分断する溝１０を形成
するとクラッドモードを除去できる。

【００４９】図１０に、斜めに８５０μｍ幅の溝を形成
し、厚さ７５０μｍである従来の構成の光アイソレータ
を挿入した場合の、大口径シングルモードファイバの各
モードフィールド径における溝角度と損失の関係を示
す。また、図１１に、同様に斜めに幅８５０μｍの溝を
形成し、厚さ７５０μｍである従来の構成の光アイソレ
ータを挿入した場合の、大口径シングルモードファイバ
の各モードフィールド径における溝角度と反射減衰量の
関係を示す。ただし、反射減衰量とは、反射後にコアに
再結合するものをいい、クラッドを伝搬する光、所謂ク
ラッドモードは含まない。また、光アイソレータと大口
径シングルモードファイバ間は、屈折率を大口径シング
ルモードファイバのコアを整合させた接着材で充填され
ているものとする。また、光アイソレータ表面は反射量
０．２％以下の反射防止膜が形成されているものとす
る。光アイソレータは元来、ＬＤへの反射戻り光を遮断
するためのものであり、光アイソレータ自身の反射も大
きな制限を受ける。一般に５５ｄＢ以上の反射減衰量が
求められるが、反射防止膜のみでは不可能であるため、
斜めに設置される。

【００５０】図１０に示すように、溝を斜めに設けて
も、モードフィールド径が４０μｍで角度が２度であれ
ば、１ｄＢ以下の損失で結合できることがわかる。一
方、図１１からは、モードフィールド径が大きく、角度
が大きいほど反射減衰量が大きいことが予測でき、モー
ドフィールド径が４０μｍならば、角度が２度で７０ｄ
Ｂの反射減衰量が得られ、十分であることがわかる。

【００５１】しかし、実際は斜めに設置した光アイソレ
ータ表面から僅かに反射した光がクラッドを伝わってＬ
Ｄの方へ戻る可能性があり、実用上は本発明のようにク
ラッドモードの対策をしなければ設計通りの特性は得ら
れない。本発明によれば、伝送路中に光学素子を挿入す
る構成であっても、ほぼアライメントフリーとなる。ま
た、大口径シングルモードファイバを用いるが従来より
遥かに簡略な工程、時間で実現可能となる利点はそのま
まに、損失の増大しないファイバ切断加工と反射減衰量
の向上が可能となる。また、大口径シングルモードファ
イバに偏光特性を生じせしめたため、光アイソレータの
構成が簡略化されるだけでなく薄くなるため損失が減少
する。

【００５２】なお、本実施形態ではファイバスタブ型光
デバイスとこれに光接続させるための発光素子（ＬＤ）
を設けた光モジュールについて説明したが、発光素子の
代わりに受光素子を設けるようにしてもよく、また、発
光素子と受光素子とファイバスタブ型光デバイスを同一
基板上に配設するようにした光モジュールにも適用可能
であることはもちろんである。また、簡単のため光アイ
ソレータとして一方の偏光子のみを削除した例について
説明したが、２つの光ファイバに応力を付与して両方の
偏光子を削除しファラデー回転子のみから成る光アイソ
レータを使用することも可能である。

【００５３】

【実施例】以下により具体的な実施例を説明する。

【００５４】〔例１〕図２（ａ）〜（ｆ）を用いて説明
する。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、直径１．２５
ｍｍ、長さ１２ｍｍのジルコニアフェルール３の中央部
に、フェルール３の端面に対し２度の角度で、貫通孔３
ａを横切るように幅１．２ｍｍの溝７を形成した。な
お、この加工にはＤＩＳＣＯ製ダイサーブレードＳＤＣ
３２０Ｒ１０ＭＢ０１を用いた。

【００５５】次に、図２（ｃ）に示すように、モードフ
ィールド径が４０μｍでコアがストレートの（テーパ部
がない）大口径シングルモードファイバ１とレンズ効果
を持つＧＩファイバ８を放電により融着接続し、ＧＩフ
ァイバは長さが６３２μｍに成るよう研磨して調整し
た。なお、ＧＩファイバは屈折率差△＝０．８５％、コ
ア径１０５μｍで収束パラメータＡ＝６．１７×１０−
６μｍ−２であり、長さが６３２μｍで１０μｍのビー
ムをほぼ４０μｍに拡大するものである。

【００５６】次に、図２（ｄ）のファイバの一拡大部に
示すように、大口径シングルモードファイバ１の側部を
ＧＩファイバの融着部から５ｍｍ（＝Ｌ１）残して深さ
１０μｍ（＝Ｌ２）を研磨して削除する。

【００５７】次に、図２（ｅ）に示すように、大口径シ
ングルモードファイバ１とＧＩファイバ８を融着したも
のを貫通孔３ａから挿入し、ＧＩファイバ８の端面とフ
ェルール３の後端面３ｃが一致するように固定し、熱膨
張係数が負の接合剤を充填固定した。この接合剤はエポ
キシ系熱硬化樹脂にβ石英固溶体型ガラスセラミック
（例えば日本電気硝子製、ネオセラムＮ−０、熱膨張係
数−６．５×１０^-7Ｋ^-1、屈折率１．５４）の微粒子を
９０ｗｔ％以上混合分散させたもので、１２０℃、３０
分で加熱硬化させている。高温の条件で硬化させていい
るため常温では体積が増加し、前記接合剤がより多く充
填されている方向、即ちファイバの側部が研磨された方
向の圧縮応力が特に大きくなり異方性を生じる事にな
る。 さらに、大口径シングルモードファイバ１のフェ
ルール３の先端面３ｂから突出した部分を切断後、放電
や研磨により先球部９を形成した。

【００５８】さらに、図２（ｆ）に示すように、大口径
シングルモードファイバ１の溝７内の露出部（光ファイ
バの露出側面）にエポキシ系の紫外線硬化型光学接着剤
などの接着材である保護部材１１で覆い、溝７の部分で
溝７と平行に（２度の角度）、幅６５０μｍで大口径シ
ングルモードファイバ１を分断する溝１０を形成した。
ここではＤＩＳＣＯ製のダイサーブレードＮＢＣ−Ｚ２
０５０を用いた。

【００５９】そして、図２（ｇ）に示すように、この溝
１０内において、偏光子１９Ｂ、ファラデー回転子２０
を一体成形後、切断して作製した光アイソレータ２ａを
大口径シングルモードファイバ１ａの消光方向と偏光子
１９Ｂの消光方向が４５度になるよう設置した。ここ
で、大口径シングルモードファイバ１と屈折率を整合さ
せた紫外線硬化型接着剤や熱硬化型の接着材２１で固定
した。光アイソレータ２ａは、従来と異なり、１９Ｂ
（厚さ２００μｍ、屈折率１．５）、ファラデー回転子
２０（磁性ガーネット、厚さ３５０μｍ、屈折率２．
２）の２つの光学素子から成り、各々の光透過面は反射
防止膜を形成した後に、エポキシ系の透光性の接着剤２
１で接合されている。なお、光アイソレータ２aは１０
ｍｍ角以上の大型の素子で一括アライメントを行い接着
した後に、４００μｍ角に切断されている。厚さは５５
０μｍとなる。また、ここでは自発磁化型のガーネット
を用いるため磁石は不要である。

【００６０】なお、本発明のファイバスタブ型光デバイ
スにおいては、ＬＤモジュールに実装する際に、ＬＤ側
の大口径シングルモードファイバの端面は、反射を防ぎ
結合効率も同時に向上させるため先球部９としている。
また、光モジュールの設計によっては、図３のように大
口径シングルモードファイバ結合用のレンズ６Ｃをレン
ズホルダー１２に固定し、フェルール３の先端面３ｂに
設けたファイバスタブ型光デバイスＳ２としてもよい。
なお、フェルール３内に、大口径シングルモードファイ
バ１、ＧＩファイバ８を固定し、溝１０を形成した後に
アイソレータ２ａを挿入、固定する工程については、前
記図１（ａ）と同一である。この場合、ＬＤ（図示せ
ず）と大口径シングルモードファイバ１の結合に最適な
レンズを選択することが可能なので更に効率が向上す
る。

【００６１】また、さらにここではβ石英固溶型ガラス
セラミックを用いたが、ＳｉＯ２−ＴｉＯ２（ＴｉＯ２
は９ｗｔ％、熱膨張係数−１．９×１０^-7Ｋ^-1）等の材
料でも良い。

【００６２】〔例２〕上記例１のファイバスタブ型光デ
バイスにおいて、ＧＩファイバ８の後端にさらに伝送用
のシングルモードファイバ４を接続し、フェルール３に
内蔵して成る構成のファイバスタブ型光デバイスＳ３と
した。

【００６３】図４に示すように、大口径シングルモード
ファイバ１にＧＩファイバ８を融着接続し、ＧＩファイ
バ８の長さを６３２μｍに調整した後、伝送用シングル
モードファイバ４を融着接続した。

【００６４】さらに例１と同様に大口径シングルモード
ファイバ１はＧＩファイバの融着接続部から４ｍｍ残し
て深さ１０μｍでその側部を研磨する。

【００６５】このファイバを予め幅１．２ｍｍでフェル
ール３の端面に対し２度の角度をもつ溝７が形成された
フェルール３に挿入し、上記例１と同様に負の熱膨張係
数をもつ接合剤を充填固定する。さらに大口径シングル
モードファイバ１を分断する溝１０を幅６５０μｍに形
成し、偏光子１９Ｂ、ファラデー回転子２０を一体化し
た光アイソレータ２ａを溝１０に例１と同様にして設置
固定し、ファイバスタブ型光デバイスＳ３を構成した。
なお、例１と同様にＬＤとの結合効率を高めるため、大
口径シングルモードファイバ１の端部は先球９に放電ま
たは研磨により形成した。

【００６６】このファイバスタブ型光デバイスＳ３は、
後端面３ｃにおいてフェルール３と同一形状で、中心部
に伝送用のシングルモード光ファイバを保持したフェル
ールをもつコネクタ（図示せず）と接続される。ＧＩフ
ァイバ８と伝送用シングルモードファイバ４が融着され
フェルール３の中に保持されているため、外部のコネク
タとの接続は同一の伝送用シングルモードファイバどう
しの結合になる。これにより、ＧＩファイバと伝送用シ
ングルモードファイバが着脱の境界面になる例１よりも
接続特性は安定する。

【００６７】〔例３〕例１、例２のファイバスタブ型光
デバイスにおいて、反射減衰量を向上させるため以下の
ようなファイバスタブ型光デバイスＳ４とした。

【００６８】この作製方法について図２を用いて説明す
る。直径１．２５ｍｍ，長さ１２ｍｍのジルコニアフェ
ルール３の中央部に、フェルール３の端面に対し２度の
角度で、貫通孔３ａを横切るように幅１．２ｍｍの溝７
を形成した。なお、加工にはＤＩＳＣＯ製ダイサーブレ
ードＳＤＣ３２０Ｒ１０ＭＢ０１を用いた。

【００６９】次に、モードフィールド径が４０μｍでコ
アがストレートの大口径シングルモードファイバ１とレ
ンズ効果を持つＧＩファイバ８を放電により融着接続
し、ＧＩファイバは長さが６３２μｍに成るよう研磨し
て調整した。なお、ＧＩファイバ８は屈折率差△＝０．
８５％、コア径１０５μｍ、収束パラメータＡ＝６．１
７×１０−６μｍ−２で、長さが６３２μｍで１０μｍ
のビームをほぼ４０μｍに拡大するものとした。

【００７０】次に大口径シングルモードファイバ１はＧ
Ｉファイバ８との融着部から５ｍｍ残して、その側部を
１０μｍの深さで研磨除去する。さらにこの大口径シン
グルモードファイバ１とＧＩファイバ８とを融着部した
ものを貫通孔３ａから挿入し、ＧＩファイバ８の端面と
フェルール３の後端面３ｃとを一致させ、熱膨張係数が
負の接合剤を充填固定した。この接合剤は屈折率がクラ
ッドより大きな接着材、すなわち、エポキシ系の熱硬化
樹脂にβ石英固溶体型ガラスセラミック（例えば日本電
気硝子製、ネオセラムＮ−０、熱膨張係数−６．５×１
０^-7Ｋ^-1、屈折率１．５４）の微粒子を９０ｗｔ％以上
混合分散させたものである。次に、溝７において大口径
シングルモードファイバ１が露出した部分に、屈折率が
クラッドより大きな接着材、すなわち、エポキシ系の紫
外線硬化型接着剤などの保護部材１１で被覆固定した。

【００７１】さらに、大口径シングルモードファイバ１
のフェルール３の先端面３ｂから突出した部分を切断
後、放電や研磨により先球部９を形成した。先にフェル
ール３に形成した溝７の部分で溝７と平行に（２度の角
度）、幅６５００μｍで大口径シングルモードファイバ
１を分断する溝１０を形成した。ここではＤＩＳＣＯ製
のダイサーブレードＮＢＣ−Ｚ２０５０を用いた。

【００７２】そして、この溝１０内に、偏光子１９Ｂと
ファラデー回転子２０を一体成形後、切断して作製した
光アイソレータ２ａを設置した。ここでは大口径シング
ルモードファイバ１と屈折率を整合させたエポキシ系の
紫外線硬化型接着剤等で固定した。

【００７３】図５にこの溝７の近傍を拡大した図を示
す。大口径シングルモードファイバ１の外周はクラッド
２４より屈折率の高い接着材の保護部材１１で覆われて
いるため、クラッド２４に漏れた光は外部に向かって放
射される。また、大口径シングルモードファイバ１の間
には光アイソレータ２ａが固定され、大口径シングルモ
ードファイバ１との間隙には、大口径シングルモードフ
ァイバ１と屈折率を整合させた接着材２１が充填されて
いる。なお、２３はコアを示す。さらに、大口径シング
ルモードファイバに圧縮応力を与えている接合剤はエポ
キシ樹脂も、分散しているβ石英固溶体ガラスセラミッ
クも屈折率がクラッドより高いため、放射された偏光成
分はクラッド外に逃げ易く、偏光特性がより向上する。

【００７４】〔例４〕例３において、光アイソレータ２
ａを固定した後に、溝７全体を光吸収性部材で覆えば、
クラッドから外部に向かって放射された光が予期しない
箇所で反射し迷光に成ることを防ぐことができる。それ
に加え光結合部全体が覆われる構造になるために信頼性
が向上する。

【００７５】図６はこのようにして構成したファイバス
タブ型光デバイスＳ５における溝７近傍の拡大図であ
る。大口径シングルモードファイバ１のクラッド２４の
外周は、例３と同様にクラッド２４より屈折率の高い紫
外線硬化型接着剤である保護部材１１で覆われ、また、
大口径シングルモードファイバ１の間には光アイソレー
タ２ａが固定され、大口径シングルモードファイバ１と
の間隙には、大口径シングルモードファイバ１と屈折率
を整合させた接着材２１が充填されている。さらに光ア
イソレータ２を含む全体が光吸収性部材２７で覆われて
いる。

【００７６】〔例５〕上記例１〜４で形成したファイバ
スタブ型光デバイスを用いてＬＤモジュールＭを構成し
た例を図７に示す。基板であるＳｉプラットフォーム１
４のＶ型の溝に、ＬＤ側端面を先球ファイバにしたファ
イバスタブ型光デバイスＳを固定した。Ｓｉプラットフ
ォーム１４をペルティエクーラー１７に載置することに
より、ＬＤ１５は一定の温度に保持され安定した状態で
動作した。ＰＤ１６は光強度を安定化するためにＬＤ１
５の光をモニターする。スリーブ１３は外部からコネク
タ（図示せず）を嵌合し光結合させる。全体はパッケー
ジ１８内に気密封止されている。

【００７７】以上のような構成により、ＬＤ１５と先球
ファイバをアライメントするだけで、ＬＤモジュールの
光学的調整は全て完了する。また、光学系の全てがフェ
ルール３内にあるため、小型化を図ることができ、結合
効率と反射減衰量の高い、極めて経時変化が少ないＬＤ
モジュールが提供できた。

【００７８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のファイバ
スタブ型光デバイス及び光モジュールによれば、以下の
顕著な効果を奏することができる。 ・ ファイバスタブ型光デバイス自体の作製は、ＧＩフ
ァイバと大口径シングルモードファイバの接続部の調整
のみでよく、後の光アイソレータの挿入はほぼアライメ
ントフリーで行うことができる。さらに、光アイソレー
タを挿入する前に光結合系のみを組み立てておくことが
可能であり、大幅な工程の低減が可能である。 ・光ファイバとして大口径シングルモードファイバを用
いる場合、そのテーパ部を不要とする（ストレートであ
る）ため、コア拡大ファイバ作製時に厳密な温度勾配の
制御が不要な上に、一括して大量のファイバスタブ型光
デバイスを作製することが可能である。 ・コア拡大ファイバのテーパ部が不要であるため、テー
パ部長さ，テーパ角等の特性に大きな影響を与えるパラ
メータの部品毎の変動を考慮する必要が無くなり、信頼
性の高いファイバスタブ型光デバイスを提供できる。 ・大口径シングルモードファイバに偏光特性を持たせた
ため、光アイソレータの一方の偏光子を省略でき、簡略
化が図れるばかりか、光アイソレータが薄くなる事によ
り結合効率も向上する。 ・フェルールの溝加工と大口径シングルモードファイバ
の切断加工を分け、それぞれ最適なブレードを用いるこ
とができるため、大口径シングルモードファイバの面荒
れによる損失の増大を最低限に抑えることができ、信頼
性の高いファイバスタブ型光デバイスを提供できる。 ・フェルール溝加工と大口径シングルモードファイバ切
断加工を分けることで、フェルール溝内に露出した大口
径シングルモードファイバの側部を利用し、クラッドモ
ードを除去することができ、これにより反射減衰量の大
きな優れた特性のファイバスタブ型光デバイスを提供で
きる。 ・小型で作製容易、安価で経時変化の少ない優れたＬＤ
モジュールを提供することができる。 ・ファイバスタブ型光デバイスとＬＤの位置関係が変動
しても、ファイバスタブ内の光結合状態は変化しない優
れた光モジュールを提供できる。 ・ＬＤとファイバスタブ型光デバイスの位置調整のみで
ＬＤモジュールの光学調整が可能であり、組み立てが容
易なＬＤモジュールを提供できる。

【００７９】

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｂ）は、本発明に係るファイバスタ
ブ型光デバイスを模式的に説明する断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係るファイバスタブ
型光デバイスの作製工程を模式的に説明する断面図であ
る。

【図３】本発明に係るファイバスタブ型光デバイスの実
施例を模式的に示す断面図である。

【図４】本発明に係るファイバスタブ型光デバイスの実
施例を模式的に示す断面図である。

【図５】本発明に係るファイバスタブ型光デバイスの実
施例を模式的に示す断面図である。

【図６】本発明に係るファイバスタブ型光デバイスの実
施例を模式的に示す断面図である。

【図７】本発明に係る光モジュールを模式的に説明する
ための断面図である。

【図８】光アイソレータの動作を模式的に説明する斜視
図である。

【図９】コア拡大ファイバの対向間隔と回折損失の関係
を示すグラフである。

【図１０】コア拡大ファイバ間の溝、及び光アイソレー
タを斜めに設置した場合の、斜め角度と損失の関係を示
すグラフである。

【図１１】大口径シングルモードファイバ間の溝及び光
アイソレータを斜めに設置した場合の、端面角度と反射
減衰量の関係を示すグラフである。

【図１２】従来の光モジュールを説明する一部断面図で
ある。

【図１３】従来のコア拡大ファイバに光アイソレータを
実装したデバイスを説明する断面図である。

【符号の説明】

１：大口径シングルモードファイバ ２：光アイソレータ ３：フェルール ３ａ：貫通孔 ４：シングルモードファイバ ５：コア拡大ファイバ（光ファイバ） ６Ａ、６Ｂ、６Ｃ：レンズ ７、１０：溝 ８：ＧＩ（グレイデッドインデックス）ファイバ ９：先球 １１：保護部材 １３：スリーブ １４：Ｓｉプラットフォーム（基板） １５：ＬＤ（発光素子） １６：ＰＤ（受光素子）１７：ペルティエクーラー １８：パッケージ １９Ａ，１９Ｂ：偏光子２０：ファラデー回転子 ２１：接着材 ２２：順方向入射光 ２３：コア ２４：クラッド ２５：逆方向入射光 ２６：窪み ２７：光吸収性部材 ３２：ラバーブーツ Ｍ：ＬＤモジュール（光モジュール） Ｓ１，Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５：ファイバスタブ型光デ
バイス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フェルールに貫通孔と該貫通孔を横切る
   溝を形成し、前記溝により分断された２つの貫通孔のそ
   れぞれに光ファイバを配設し、各光ファイバの一端部を
   前記溝内に突出させるとともに、少なくとも一方の光フ
   ァイバに応力を付与することにより偏光特性を生ぜし
   め、前記溝内にファラデー回転子またはファラデー回転
   子と偏光子とから成る光アイソレータを配設したことを
   特徴とするファイバスタブ型光デバイス。
2. 【請求項２】 前記応力を付与する光ファイバは、該光
   ファイバに光接続させる伝送用シングルモードファイバ
   よりモードフィールド径が大であることを特徴とする請
   求項１に記載のファイバスタブ型光デバイス。
3. 【請求項３】 前記応力を付与する光ファイバは、前記
   フェルール内に位置するクラッドの一部を除去し、この
   除去部分へ前記クラッドより熱膨張係数が大きい部材を
   充填することにより圧縮応力を付与するようにしたこと
   を特徴とする請求項１に記載のファイバスタブ型光デバ
   イス。
4. 【請求項４】 基板上に、請求項１に記載のファイバス
   タブ型光デバイスと、該ファイバスタブ型光デバイスに
   光接続させるための受光または発光する光素子を、それ
   ぞれ配設して成る光モジュール。