JP2003107278A - 光モジュール及び光モジュールの作製方法 - Google Patents

光モジュール及び光モジュールの作製方法

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JP2003107278A JP2001299352A JP2001299352A JP2003107278A JP 2003107278 A JP2003107278 A JP 2003107278A JP 2001299352 A JP2001299352 A JP 2001299352A JP 2001299352 A JP2001299352 A JP 2001299352A JP 2003107278 A JP2003107278 A JP 2003107278A
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light
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optical module
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Kenjiro Hamanaka
賢二郎 浜中
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光ファイバの光軸が調整された光ファイバモ
ジュールおよびこのモジュールを作製する方法を提供す
る。 【解決手段】 光分割手段１２で分割された物体光を光
ファイバ２３に入射せしめ、光ファイバ２３から出射し
た物体光をホトリフラクティブポリマー層６に入射せし
める。一方、光分割手段１２で分割された参照光を反対
側からホトリフラクティブポリマー層６に照射する。す
ると、ホトリフラクティブポリマー層６において物体光
と参照光とが重なり合って光強度の強弱に対応した干渉
縞が回折格子４としてホトリフラクティブポリマー層６
に記録される。この回折格子４は光ファイバ２３から出
射した物体光を参照光の方向に、即ち、光ファイバ２３
の光軸と平行に出射する特性を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバブロッ
クと回折格子を備えた光モジュールとその作製方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】光ファイバブロックとマイクロレンズ基
板とを結合した光モジュールが光通信用デバイスとして
用いられている。この光モジュールは発光素子からの光
を光ファイバを介してマイクロレンズに入射せしめてコ
リメート光として取り出したり、コリメートされた光を
マイクロレンズを介して光ファイバに入射せしめるもの
であり、具体的な構造を図８（ａ）〜（ｃ）に示す。
【０００３】図８（ａ）に示す光モジュールは、光ファ
イバ１０１を挿着した光ファイバブロック１０２とマイ
クロレンズ１０３を形成したマイクロレンズ基板１０４
が透明スペーサ１０５を介して一体化され、同図（ｂ）
に示す光モジュールは、光ファイバブロック１０２がマ
イクロレンズ基板１０４に直接固着され、同図（ｃ）に
示す光モジュールは、ベース１０６に光ファイバブロッ
ク１０２とマイクロレンズ基板１０４とが固着されてい
る。
【０００４】また、図９は光ファイバブロック１０２に
複数の光ファイバ１０１を挿着し、マイクロレンズ基板
１０４に上記複数の光ファイバ１０１に対応した複数の
マイクロレンズ１０３を形成しており、この構成は例え
ば特開平２−１２３３０１号公報に開示されている。
【０００５】前記マイクロレンズ基板１０４は、ガラス
基板の表面にマスクを介してイオン交換して屈折率の異
なる領域を形成する方法、エッチングによって形成した
凹部に高屈折率樹脂を埋め込む方法、紫外線硬化樹脂を
ガラス基板の表面にプレス成形する２Ｐ成形法更にはゾ
ルゲル法などによって製作される。
【０００６】一方、光ファイバブロック１０２はシリコ
ン基板などに一定間隔でＶ溝を形成し、これらＶ溝内に
光ファイバを固定している。またこの構造以外にステン
レス基板やガラス基板に予め孔を形成しておき、この孔
に光ファイバを挿入固定したものも知られている。
【０００７】光モジュールは、光ファイバとマイクロレ
ンズの光軸が一致していることが通信精度を向上する上
で不可欠であり、光軸がずれていると図８及び図９に示
すように物体光が光軸と平行にならない。
【０００８】このようなモジュールの光軸調整法とし
て、特開平９−０６１６６６号公報に開示される方法が
提案されている。この先行技術には、光ファイバブロッ
クおよびコリメーションレンズアレイ（マイクロレンズ
基板）の配列ピッチと同配列ピッチのメッシュ状パター
ンを有するマスクを光ビーム形状を検出する検出器の前
に置き、光ファイバブロックを介してコリメーションレ
ンズアレイに入射せしめ、更にコリメーションレンズア
レイから出射してきた光のうち、前記マスクに遮られず
に通過してきた光を検出器で感知し、各光ファイバに相
当する光ビームの形状が均等になるように光ファイバブ
ロックおよびコリメーションレンズアレイの相対位置を
調整するようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】特開平９−０６１６６
６号公報に限らず従来の光軸調整方法は、いずれも光フ
ァイバブロックまたはマイクロレンズ基板のいずれか一
方を動かすことで調整を行うので、特別な移動装置を必
要とし、また調整自体も極めてラフになってしまう。
【００１０】特に、光モジュールには多数の光ファイバ
と多数のマイクロレンズとを結合したものがあり、マイ
クロレンズ基板については比較的高精度に多数のマイク
ロレンズを１次元または２次元状に配列することができ
るが、光ファイバブロックについては、溝を形成したり
孔を穿設する工程が必須であり、また、光ファイバ自身
の外径のばらつき、光ファイバ外径に対するコア位置の
ばらつきがあるので高精度に多数の光ファイバを１次元
または２次元状に配列することができない。
【００１１】また、多数の光ファイバからなる光ファイ
バブロックにあっては、図８に示したように、個々の光
ファイバのズレの方向及び量がまちまちであり、１つの
光ファイバに合わせて光軸調整しても、他の光ファイバ
の光軸調整が悪化することが生じる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
第１発明に係る光モジュールは、光ファイバが保持され
た光ファイバブロックと、この光ファイバブロックに一
面が密接する透明ブロックとを備え、この透明ブロック
の光ファイバブロックと反対側面に回折格子が設けら
れ、この回折格子は前記光ファイバから出射する一方の
光学系からの光を他方の光学系に向けて光ファイバの光
軸と平行または所定の角度で出射せしめるか、または他
方の光学系から入射した光を光ファイバ端面に向けて集
光する構成とした。
【００１３】また第２発明に係る光モジュールは、光フ
ァイバが保持された光ファイバブロックと、この光ファ
イバブロックと所定距離離間して配置される透明ブロッ
クとを備え、この透明ブロックの光ファイバブロックと
対向する面に回折格子が設けられ、この回折格子は前記
光ファイバから出射する一方の光学系からの光を他方の
光学系に向けて光ファイバの光軸と平行または所定の角
度で出射せしめるか、または他方の光学系から入射した
光を光ファイバ端面に向けて集光する構成とした。
【００１４】前記光ファイバが複数の場合、回折格子も
光ファイバに対応して複数とされるが、個々の光ファイ
バの位置ズレに対応するため、個々の回折格子の屈折率
が相違する。
【００１５】回折格子は例えばホトリフラクティブ（光
屈折率）材料から構成される。この回折格子は本発明の
場合、個々の光ファイバごとに特性が変更できるので、
個々に光軸調整を行ったと同一の結果が得られる。
【００１６】また、本発明に係る光モジュールの作製方
法は、光ファイバが保持された光ファイバブロックと、
一面にホトリフラクティブ材料層を形成した透明ブロッ
クとを当該ホトリフラクティブ材料層が光ファイバと反
対側になるように密接せしめ、またレーザ光源からのレ
ーザ光を物体光と参照光に分割し、物体光を光ファイバ
ブロックに保持された光ファイバに入射せしめ、この光
ファイバからの物体光と前記参照光とを前記ホトリフラ
クティブ材料層において重ね合わせ、この重ね合せによ
って生じる光強度の強弱に対応する回折格子を前記ホト
リフラクティブ材料層に形成する。
【００１７】また、本発明に係る光モジュールの別の作
製方法は、光ファイバが保持された光ファイバブロック
と、一面にホトリフラクティブ材料層を形成した透明ブ
ロックとを当該ホトリフラクティブ材料層が光ファイバ
ブロックと対向するように一定の間隔をあけて配置し、
またレーザ光源からのレーザ光を物体光と参照光に分割
し、物体光を光ファイバブロックに保持された光ファイ
バに入射せしめ、この光ファイバからの物体光と前記参
照光とを前記ホトリフラクティブ材料層において重ね合
わせ、この重ね合せによって生じる光強度の強弱に対応
する回折格子を前記ホトリフラクティブ材料層に形成す
る。
【００１８】前記参照光としては、透明ブロック全体の
有効面積をカバーする光束断面積を有するコリメート光
とするか、透明ブロックに形成される個々の回折格子の
有効面積をカバーする光束断面積を有するコリメート光
とする。
【００１９】尚、個々の回折格子の有効面積をカバーす
るような分割された参照光とするには、前記とはマイク
ロレンズアレイを用意し、このマイクロレンズアレイに
別の光ファイバブロックを用いて参照光を入射し、前記
マイクロレンズアレイの各マイクロレンズを介して、光
モジュールを構成する個々の回折格子に有効面積をカバ
ーする光束断面積のコリメート光を照射する。
【００２０】なお、前記コリメートされた参照光のガウ
シアンビームウエストを、形成される回折格子から所定
距離離れた位置とし、また、前記参照光は形成される回
折格子から所定距離離れた位置から発散する発散球面波
とすることが好ましい。
【００２１】上記した構成とすることで、光ファイバと
光軸との間に多少のずれがあっても、回折格子によって
光束の方向を偏向させ、所望の方向に物体光を射出せし
めることができる。また、個々の回折格子は予め固定さ
れた光ファイバを前提に、参照光を用いて記録されるの
で、個々のズレに対応して物体光を参照光の方向に偏向
させることができる。したがって、特に光ファイバブロ
ックでの光ファイバの配列精度が必ずしも正確でなくと
も、方向の揃ったビームアレイを射出させることができ
る。しかも複数の光ファイバとそれに対応する複数の回
折格子について、同時に且つ個々に調整ができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る光モジュー
ルのうち、光ファイバとマイクロレンズが単数の場合の
一例を示す断面図であり、図１（ａ）に示す光モジュー
ル１は、光ファイバブロック２と透明ブロック３を密接
して構成され、光ファイバブロック２はシリコン基板２
１に溝または孔２２を形成し、この溝または孔２２に単
一モード光ファイバ２３を固定している。光ファイバブ
ロック２としてはこの構造に限らず、例えば、ステンレ
ス基板やガラス基板に予め孔を形成しておき、この孔に
光ファイバを挿入固定するものでもよい。
【００２３】透明ブロック３の光ファイバブロック２と
反対側面には回折格子４を設け、物体光が光軸と平行に
出射するようにしている。本実施例では回折格子４は物
体光の光路を光軸と平行にするとともに平行光として出
射する集光レンズとしての作用も発揮する。
【００２４】また、図１（ｂ）に示す光モジュール１
は、ベース５に光ファイバブロック２と透明ブロック３
とを固着し、透明ブロック３の光ファイバ２３の出射端
に対向する面に回折格子４を設けている。
【００２５】上記の回折格子４を形成する手段を図２に
基づいて説明する。光モジュール１としては図１（ａ）
に示したものを例にとる。先ず、透明ブロック３と光フ
ァイバブロック２とを密着せしめる。また、透明ブロッ
ク３の光ファイバブロック２とは反対側面には予めホト
リフラクティブポリマー層６を形成しておく。ホトリフ
ラクティブポリマー層６は照射光の強度に応じて屈折率
が変化し、光照射停止後その変化が固定される特性を有
している材料である。このような特性を有しているホト
リフラクティブ（光屈折率）材料であれば、他の材料を
用いることもできる。
【００２６】また、図２において、１１は発光源である
半導体レーザ、１２は半導体レーザからのレーザ光を物
体光と参照光に分割する光分割手段、1３は参照光を光
軸に平行な光にして物体光と反対側からホトリフラクテ
ィブポリマー層６に入射せしめるレンズである。
【００２７】前記参照光はレンズ１３にてホトリフラク
ティブポリマー層６に形成される回折格子４の有効面積
をカバーする光束断面積を有するコリメート光とされ、
またコリメートされた参照光のガウシアンビームのビー
ムウエストは、ホトリフラクティブポリマー層６から所
定距離離れた位置となるようにされ、更に参照光はホト
リフラクティブポリマー層６から所定距離離れた位置か
ら発散する発散球面波である。
【００２８】このように、光分割手段１２で分割された
物体光を光ファイバ２３に入射せしめ、光ファイバ２３
から出射した物体光をホトリフラクティブポリマー層６
に入射せしめる。一方、光分割手段１２で分割された参
照光を反対側からホトリフラクティブポリマー層６に照
射する。
【００２９】すると、ホトリフラクティブポリマー層６
において物体光と参照光とが重なり合って干渉縞が形成
される。この干渉縞は光強度の強弱に対応するものであ
り、前記したようにホトリフラクティブポリマーは照射
光の強度に応じて屈折率が変化し、その変化が照射光停
止後も固定される特性を有しているので、干渉縞に対応
する回折格子４がホトリフラクティブポリマー層６に記
録される。
【００３０】このようにして記録された回折格子４は光
ファイバ２３から出射した物体光を参照光の方向に、即
ち、光ファイバ２３の光軸と平行に出射する特性を発揮
する。（ホログラフィの原理に従って、物体光と参照光
で記録された回折格子は、物体光が入射したとき、それ
を元の参照光の方向に回折することになる。）なお、図
１（ｂ）に示した光モジュールも同様の方法にて作製さ
れる。
【００３１】図３は本発明に係る光モジュールのうち、
光ファイバとマイクロレンズが複数の場合の断面図、図
４は図３のＡ−Ａ方向矢示図であり、この実施例にあっ
ては光ファイバブロック２に１次元または２次元に配列
された光ファイバ２３を保持し、光ファイバブロック２
の一面側に透明ブロック３を密着せしめ、この透明ブロ
ック３に各光ファイバ２３に対応する回折格子４を設け
ている。なお、光モジュールとしては図１（ｂ）に示し
た構成のものでもよい。
【００３２】光ファイバ２３が複数の場合、光ファイバ
２３のズレは各々異なっているので、各ファイバ２３か
ら出射する物体光を光軸と平行にする各々の回折格子４
も各部分で特性が異なっている。
【００３３】図５は図３の光モジュールの作製方法を説
明した図であり、この作製方法にあっては、光分割手段
７で分割された物体光を光ファイバ８を介してファイバ
ブロック２の各光ファイバ２３に入射せしめ、一方、参
照光については光分割手段９及びマイクロレンズアレイ
１０を介してホトリフラクティブポリマー層６に入射せ
しめ、前記実施例と同様に、ホトリフラクティブポリマ
ー層６において、物体光と参照光との干渉縞に対応する
回折格子４を形成する。
【００３４】図示例では、参照光の光束断面積をホトリ
フラクティブポリマー層６の各回折格子４の有効面積を
カバーするようにしているが、マイクロレンズアレイ１
０の代わりに１つのコリメートレンズを用いてホトリフ
ラクティブポリマー層６全体の有効面積をカバーする光
束断面積を有するコリメート光としてもよい。
【００３５】図６は光モジュールの別実施例を示す図で
あり、この実施例にあっては、透明ブロック３の外側に
透明カバー１５を配置し、回折格子４を保護している。
なお、この場合、回折格子４の外側をハーメチックシー
ル材１６で封止している。
【００３６】以上の実施例では、回折格子を形成するこ
とで、光モジュール１から出射する物体光が光軸と平行
になる例を示したが、本発明によれば積極的に光軸に対
し所定の角度で物体光を出射せしめることができる。即
ち、図７は光モジュールの作製方法の別実施例を説明し
た図であり、この実施例では参照光を光ファイバ２３の
光軸に対して所定の角度をもって入射せしめている。回
折格子４を記録形成するときの参照光が実使用状態で出
射する光と同一方向になるので、参照光を所定の角度で
入射せしめれば当該入射角に対応した回折格子４が形成
される。
【００３７】
【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
回折格子によって光束の方向を偏向させ且つ集光するこ
とで、レンズを用いることなく所望の方向に物体光を平
行光として射出せしめることができる。また、個々の回
折格子は予め固定された光ファイバを前提に、参照光を
用いて記録されるので、光ファイバの個々のズレに対応
して物体光を参照光の方向に偏向させることができる。
したがって、特に光ファイバブロックでの光ファイバの
配列精度が必ずしも正確でなくとも、方向の揃ったビー
ムを射出させることができる。
【００３８】特に、光ファイバブロックが多数の光ファ
イバを保持している場合でも、個々の光ファイバのズレ
に対応した個別の回折格子が同時に作製されるので、極
めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明に係る光モジュール
のうち、光ファイバとマイクロレンズが単数の場合の一
例を示す断面図
【図２】図１（ａ）に示す光モジュールの作製方法を説
明した図
【図３】本発明に係る光モジュールのうち、光ファイバ
とマイクロレンズが複数の場合の一例を示す断面図
【図４】図３のＡ−Ａ方向矢示図
【図５】図３に示す光モジュールの作製方法を説明した
図
【図６】光モジュールの別実施例を示す図
【図７】光モジュールの作製方法の別実施例を説明した
図
【図８】従来の光モジュールの不具合を説明した図
【図９】従来の光モジュールの不具合を説明した図
【符号の説明】
１…光モジュール、２…光ファイバブロック、２１…シ
リコン基板、２２…溝又は孔、２３…光ファイバ、３…
透明ブロック、４…回折格子、５…ベース、６…ホトリ
フラクティブポリマー層、７…光分割手段、８…光ファ
イバ、９…光分割手段、１０…マイクロレンズアレイ、
１１…半導体レーザ、１２…光分割手段、１３…レン
ズ、１５…カバー、１６…ハーメチック材。

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の光学系から入射した光を他方の光
    学系に向けて出射する光モジュールにおいて、この光モ
    ジュールは、光ファイバが保持された光ファイバブロッ
    クと、この光ファイバブロックに一面が密接する透明ブ
    ロックとを備え、この透明ブロックの光ファイバブロッ
    クと反対側面に回折格子が設けられ、この回折格子は前
    記光ファイバから出射する一方の光学系からの光を他方
    の光学系に向けて光ファイバの光軸と平行または所定の
    角度で出射せしめるか、または他方の光学系から入射し
    た光を光ファイバ端面に向けて集光する構成であること
    を特徴とする光モジュール。
  2. 【請求項２】 一方の光学系から入射した光を他方の光
    学系に向けて出射する光モジュールにおいて、この光モ
    ジュールは、光ファイバが保持された光ファイバブロッ
    クと、この光ファイバブロックと所定距離離間して配置
    される透明ブロックとを備え、この透明ブロックの光フ
    ァイバブロックと対向する面に回折格子が設けられ、こ
    の回折格子は前記光ファイバから出射する一方の光学系
    からの光を他方の光学系に向けて光ファイバの光軸と平
    行または所定の角度で出射せしめるか、または他方の光
    学系から入射した光を光ファイバ端面に向けて集光する
    構成であることを特徴とする光モジュール。
  3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の光モジ
    ュールにおいて、前記光ファイバブロックには１本の光
    ファイバが保持され、前記透明ブロックには当該１本の
    光ファイバに対応する１つの回折格子が形成されている
    ことを特徴とする光モジュール。
  4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の光モジ
    ュールにおいて、前記光ファイバブロックには複数の光
    ファイバが１次元または２次元状に配列保持され、前記
    透明ブロックには当該複数の光ファイバに対応する回折
    格子が１次元または２次元状に配列形成されていること
    を特徴とする光モジュール。
  5. 【請求項５】 請求項1乃至請求項４に記載の光モジュ
    ールにおいて、前記光ファイバブロック及び透明ブロッ
    クはベースに固着されていることを特徴とする光モジュ
    ール。
  6. 【請求項６】 請求項1乃至請求項５に記載の光モジュ
    ールにおいて、前記回折格子は光の強度に応じて屈折率
    が変化しそれが固定されるホトリフラクティブ材料から
    なることを特徴とする光モジュール。
  7. 【請求項７】 一方の光学系から入射した光を他方の光
    学系に向けて出射する光モジュールの作製方法であっ
    て、光ファイバが保持された光ファイバブロックと、一
    面にホトリフラクティブ材料層を形成した透明ブロック
    とを当該ホトリフラクティブ材料層が光ファイバと反対
    側になるように密接せしめ、またレーザ光源からのレー
    ザ光を物体光と参照光に分割し、物体光を光ファイバブ
    ロックに保持された光ファイバに入射せしめ、この光フ
    ァイバからの物体光と前記参照光とを前記ホトリフラク
    ティブ材料層において重ね合わせ、この重ね合せによっ
    て生じる光強度の強弱に対応する回折格子を前記ホトリ
    フラクティブ材料層に形成することを特徴とする光モジ
    ュールの作製方法。
  8. 【請求項８】 一方の光学系から入射した光を他方の光
    学系に向けて出射する光モジュールの作製方法であっ
    て、光ファイバが保持された光ファイバブロックと、一
    面にホトリフラクティブ材料層を形成した透明ブロック
    とを当該ホトリフラクティブ材料層が光ファイバブロッ
    クと対向するように一定の間隔をあけて配置し、またレ
    ーザ光源からのレーザ光を物体光と参照光に分割し、物
    体光を光ファイバブロックに保持された光ファイバに入
    射せしめ、この光ファイバからの物体光と前記参照光と
    を前記ホトリフラクティブ材料層において重ね合わせ、
    この重ね合せによって生じる光強度の強弱に対応する回
    折格子を前記ホトリフラクティブ材料層に形成すること
    を特徴とする光モジュールの作製方法。
  9. 【請求項９】 請求項７または請求項８に記載の光モジ
    ュールの作製方法において、前記参照光は透明ブロック
    全体の有効面積をカバーする光束断面積を有するコリメ
    ート光であることを特徴とする光モジュールの作製方
    法。
  10. 【請求項１０】 請求項７または請求項８に記載の光モ
    ジュールの作製方法において、前記参照光は透明ブロッ
    クの個々の回折格子の有効面積をカバーする光束断面積
    を有するコリメート光であることを特徴とする光モジュ
    ールの作製方法。
  11. 【請求項１１】 請求項９または請求項１０に記載の光
    モジュールの作製方法において、前記コリメートされた
    参照光のガウシアンビームウエストは、形成される回折
    格子から所定距離離れた位置となるようにしたことを特
    徴とする光モジュールの作製方法。
  12. 【請求項１２】 請求項９または請求項１０に記載の光
    モジュールの作製方法において、前記参照光は形成され
    る回折格子から所定距離離れた位置から発散する発散球
    面波であることを特徴とする光モジュールの作製方法。
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