JP2003124559A - 光モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エタロンに対するレーザの入射角度を高精度
に調芯・固定することができる光モジュールを提供す
る。 【解決手段】 回転軸に対して傾斜した入射面を持つエ
タロンを光軸に近い回転軸回りに回転するか、もしく
は、端面を斜めに研磨したレンズを光軸回りに回転する
かの方法によって、エタロンに対するビームの入射角度
を微妙に変化調節できる構成とし、エタロンに対するレ
ーザの入射角度を高精度に調芯・固定を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光モジュール及びそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバによる通信は、近年、伝送容
量の大容量化が求められている。このため、一本の光フ
ァイバに波長の異なる複数の光を伝送させ、大容量化を
図る波長多重光通信システムが実用化されている。使用
する波長は、光ファイバの伝送損失が小さい、波長１．
３または１．５５μｍ付近の帯域に限られているため、
隣り合う波長の間隔を狭くすれば伝送可能な波長数を増
やすことができる。使用する波長はＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒ
ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏ
ｎ Ｕｎｉｏｎ）の勧告により、ＩＴＵグリッドとして
標準化されており、使用波長の周波数間隔（スペーシン
グ）は、２００ＧＨｚ、１００ＧＨｚ、５０ＧＨｚと狭
くなる傾向にあり、これらを波長間隔で表すと１．６ｎ
ｍ、０．８ｎｍ、０．４ｎｍに対応する。波長間隔を狭
くするためには、各波長の高精度な安定化が必要とな
り、その光源として、半導体レーザの発振波長を安定化
した光モジュールの需要が伸びている。

【０００３】半導体レーザの発振波長を安定化した光モ
ジュールにおいて、波長をモニタして安定化する方法が
いくつか提案されてきた。特に繰り返し波長選択性を有
するエタロンフィルタ（エタロン）は、複数の異なる波
長に対して１ヶのエタロンで波長検出ができる利点があ
り、使用されている例が多い。波長を検出して安定化す
る方法として、レーザ光をレンズで拡散光にしてエタロ
ンに斜めに入射して、入射角の異なる２ヶ所の透過光量
の差をフォトダイオードで検出しており、例えば、特開
平１０−０７９７２３号公報「波長分割多重光伝送シス
テム用の波長監視制御装置」に記載されている。

【０００４】また、レーザ光をレンズで平行光にして、
ビームスプリッタで２分割して、一方の光をエタロンに
ほぼ直角に入射して、波長を検出安定化する方法とし
て、例えば、「波長検出部内蔵チューナブルＬＤモジュ
ール（２０００．３の電子情報通信学会総合大会Ｃ−３
−１４３）」に記載の技術がある。また、レーザ光の一
部分のみをエタロンに入射してビームスプリッタを使用
しない方法としては、例えば、特開２０００−２２３７
４７号公報「発光装置」に記載されている。

【０００５】また、上述の特開平１０−０７９７２３号
公報には、エタロンを基板に対して水平方向に首振りす
ることが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】エタロンを利用した場
合、エタロンの繰り返し波長選択性を利用して、複数の
異なる波長に対して１ヶのエタロンで波長検出ができる
利点があるが、その反面、特定の波長付近の変化を検出
するには、一般には、エタロンへのレーザの入射角度を
高精度に調芯・固定する必要がある。上述のように、エ
タロンに対するレーザの入射角度を調整する方法として
は、ベースに対して水平方向に首振りさせる方法も考え
られるが、それだけではエタロンに対するレーザの入射
角度が大きくなった場合に、特性上エタロンの透過光量
が減少する。このため、前述のいずれの方法でも、直角
の入射角度付近で、エタロンを首振りして高精度に調芯
・固定する必要がある。

【０００７】本発明の目的はエタロンに対して入射され
るレーザの入射角度を微調整することができる技術を提
供することにある。

【０００８】本発明の他の目的はエタロンの繰り返し波
長選択性を利用して、複数の異なる波長に対して波長検
出をする場合に、エタロンに対するレーザの入射角度を
高精度に調芯した光モジュールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、第１の発明では、半導体レーザと、該半導体レ
ーザから出射されたビームを変換するレンズと、該変換
されたビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透
過したビームを入射する受光素子とを備えた光モジュー
ルであって、フィルタはほぼ平行な入射面と出射面を備
えた円柱形状であって、入射面の法線が円柱の中心軸に
対して０度以外の角度を有するものがある。

【００１０】このように、円柱形状のフィルタを用いて
いるので、該フィルタをフィルタの中心軸に回転させる
ことによりエタロンの透過光量を調整することができる
ので、特定の波長に対するエタロンの透過光量を容易に
目標値に設定させることができる。

【００１１】また、第２の発明では、半導体レーザと、
該半導体レーザから出射されたビームを変換するレンズ
と、該変換されたビームを波長選択するフィルタと、フ
ィルタを透過したビームを入射する受光素子とを備えた
光モジュールであって、フィルタは、ほぼ平行な入射面
及び出射面と、入射面と出射面の間に少なくとも一つの
側平面を有し、側平面と基板とが０度以上の角度を有す
るように基板上に固定されているものがある。

【００１２】この発明によれば、フィルタを一旦側平面
で場所決めし、さらに、回転させることができるので、
よりエタロンの透過光量の調整が容易に行うことができ
る。

【００１３】さらに、上記発明のフィルタと基板との間
には、側平面と基板との角度を保持する保持部材を有す
るようにすれば、より安定するので、増加させたエタロ
ンの透過光量の変動を防止することができる。

【００１４】なお固定にははんだを用いることにより固
定できるが、側平面にはんだ付け用のメタライズを形成
しておくと、はんだとフィルタの接着性が向上する。

【００１５】また、側平面を複数形成しておくと、その
側平面で基板に固定することで、フィルタの透過特性を
段階的に制御できるようになる。

【００１６】さらに、側平面を隣接配置させることで、
フィルタの透過特性を連続的且つ段階的に変化させるこ
とができるようになる。

【００１７】また、フィルタに印を付しておくことによ
り、どの向きにフィルタを向けた場合にどうようなエタ
ロンの透過特性が得ることができるのかが、把握できる
ようになる。つまり、回転により透過特性を変化させる
場合の基準点として用いることできるようになるので、
より設置が容易になる。

【００１８】また、フィルタを基板上に配置して、基板
にフィルタとの位置合わせに用いる印を付しておくこと
により、フィルタに付した印やフィルタの凹凸との位置
合わせが可能になるので、フィルタに印を付した場合と
同様に設置が容易になる。

【００１９】また、フィルタの入射面の法線をビームの
光軸に対して角度を持たせ、該角度とは異なる角度を回
転軸にして回転させ、固定するようにしてフィルタを光
モジュールに設置して製造すれば、フィルタの特性を設
置の際に容易に変更できるようになる。

【００２０】また、前記半導体レーザを出射し、ビーム
の光軸中心又は該光軸に対して平行な線を回転軸として
フィルタを回転させるようにすると、より所望の透過特
性を選ぶことができる。

【００２１】また、ビームの光軸中心に対して垂直方向
にレンズ中心をオフセット配置するようにすれば、さら
に所望のフィルタ特性を得ることができる。

【００２２】また、上記発明とは異なる発明として、半
導体レーザと、半導体レーザから出射されたビームを変
換するレンズと、その変換されたビームを波長選択する
フィルタと、フィルタを透過したビームを入射する受光
素子とを備えた光モジュールにおいて、レンズの出射面
が回転軸に対して垂直から傾けた形状をしているものを
レンズに用いるものがある。

【００２３】この発明によっても、容易にフィルタの透
過特性を変更することができるので、エタロンの透過光
量を容易に目標値に設定させることができる。

【００２４】さらに、変換されたビームの一部を、波長
選択性フィルタを介して受光素子に入射し、残りのビー
ムを別の受光素子に入射させることにより、モニタリン
グをすることができるので、透過光量を調整させるよう
各部材の配置を制御できるようになる。

【００２５】また、さらに、異なる発明として、半導体
レーザと、該半導体レーザから出射されたビームを変換
するレンズと、その変換されたビームの方向を変換する
ウェッジ基板と、その変換されたビームを波長選択する
フィルタと、フィルタを透過したビームを入射する受光
素子とを備えた光モジュールにおいて、ウェッジ基板の
出射面を回転軸に対して垂直から傾けた形状であって、
ウェッジ基板を入射側のビーム光軸を中心に回転可能に
する構造がある。

【００２６】この発明によっても、透過光量を容易に調
整することができる。

【００２７】なお、ウェッジ基板の入射面側に半透明膜
を付加したものを用いるとさらに好ましい。

【００２８】また、一部の波長の光を透過する波長選択
性フィルタであって、円柱中心軸に対して傾いた面と、
該円柱の外周に沿ってレーザスポット溶接可能な金属を
備えさせるものを光モジュールのフィルタに適用する
と、フィルタの透過特性を容易に調整することができ
る。

【００２９】また、円柱中心軸に対して傾いた面を備え
一部の波長の光を透過する波長選択性フィルタの製造方
法であって、該円柱の外周に沿ってはんだ付け可能なメ
タライズを施すものを用いると、フィルタの透過特性を
容易に調整することができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。

【００３１】まず、エタロンを用いた光モジュール全体
の構成及び動作について図１をもちいて説明する。図１
は本発明による光モジュールの第１の実施例を示す平面
図である。半導体レーザ１１より、前方に出射された光
は第１前方レンズ１７で平行な前方ビーム７１になり、
アイソレータ等（図示せず）を透過後、第２前方レンズ
１８にて集光され光ファイバフェルール１９の端面の中
心にあるファイバ２９に入射され、通信用に使われる。
この光の光量と波長を安定化するために、半導体レーザ
１１の後方に波長モニタ光学系が付加される。以下の同
様の図では、本発明に直接関係しない前方の光学系は図
示を省略する。

【００３２】波長モニタ光学系は、基板１０上に部品が
位置決めされ、はんだ付け、溶接、接着等により実装さ
れる。半導体レーザ１１から後方に出射されたレーザ光
は、レンズ１２で平行な後方ビーム２０にされる。後方
ビーム２０は、エタロン１４ｂを透過後、波長変動を検
出する第１の受光素子１５に入射される。ここで、エタ
ロンの特性を先に説明する。

【００３３】図２はエタロンでの光の状態を説明するた
めのエタロンの側面図である。図２に示すように、エタ
ロン１４は高い平行度と平面度を持ち、光学ガラスや石
英ガラス等でできた平行平板であり、平行平板の両面は
半透明膜４１、４２で構成される。入射ビーム１００
は、半透明膜４１の膜反射率ｒにて決められる反射と透
過の比率に従って、第１の反射ビーム１１１とエタロン
内部を透過する光に分割され、半透明膜４２にて反射さ
れる光とエタロン外部に出射される第１の透過ビーム１
２１に分けられる。ここで、エタロン入射直角軸１０１
に対するビーム入射角１０２とエタロンの屈折率が決ま
ると、スネルの法則に従って、ビーム屈折角１０３は一
意に決まる。以下同様に反射と透過が第１の反射ビーム
１１１、第１の透過ビーム１２１、第２の反射ビーム１
１２、第２の透過ビーム１２２、・・・とエタロンの両
端面で繰り返される。このように発生する多くの波面が
干渉してファブリペロー型の干渉計が構成され、波長選
択透過型のフィルタとなる。

【００３４】このエタロンを透過した光量は、第１の受
光素子１５で検出され、図３に示すような特性をもって
いる。図３はエタロンを透過し、受光素子で受光される
光ビームの波長に対する受光素子の電流特性を示す特性
図であり、横軸に波長を、縦軸に電流を示す。光ビーム
は第１の受光素子１５で受光され、その光量は電流に変
換される。図に示すように、第１の受光素子１５で受光
される光ビームの波長の変動に対して、一定の波長間隔
で繰り返しピークを持つ電流カーブ１３１となる。この
ため、安定化を希望する波長付近、例えば波長ロック点
１３２で波長変動をモニタすることが可能となる。な
お、電流１３６は平均電流であり、この電流の近傍で波
長をロックしてモニタすると好適である。

【００３５】ここで、エタロンの透過特性について、も
う少し説明する。繰り返しピークの間隔は、エタロン材
質の屈折率と平行平板の厚みでおおむね決定される。こ
こでは、繰り返しピークの間隔が２００ＧＨｚ、１００
ＧＨｚよりも、透過損失が大きく、ビームに対する入射
角度精度の厳しい５０ＧＨｚスペーシングのエタロンに
ついて図４を用いて説明する。図４はエタロンに入射す
る光ビームの波長と透過率の関係を示す特性図であり、
横軸に波長差（ｎｍ）を、縦軸に透過率を示す。この特
性図は、理想的な平行光がエタロンに直角に入射した場
合に、エタロンの膜反射率を２０％、３５％、５０％と
変化させた条件での計算値であり、それぞれ、曲線１４
１は膜反射率２０％の場合の計算値であり、曲線１４２
は膜反射率３５％の場合の計算値、曲線１４３は膜反射
率５０％の場合の計算値に対応する。５０ＧＨｚスペー
シングのエタロンでは、０．４ｎｍ間隔で繰り返しピー
クを持ち、膜反射率が大きい程、透過率の最低値である
ボトムが小さくなっている。

【００３６】波長の制御は、ピーク１４４とボトム１４
５ａ、１４５ｂ、又は１４５ｃ間の直線部１４６の中央
付近で、透過率が一定、言い換えるとエタロンを透過す
る光量（図３の電流１３１）が一定になるようにフィー
ドバックする方法を想定している。この直線部１４６の
波長範囲は広い程、波長の制御範囲が広くなる。つま
り、グラフの形が三角波に近くなるような、膜反射率が
望ましい。以上のエタロンの材質、厚み、膜反射率は一
旦決定して製作してしまうと、変更が困難である。この
ため、特定の波長に前述の直線部１４６を一致させるに
は、エタロンに対するビームの入射角度、またはエタロ
ンの温度を変化させることによって調節することが可能
である。しかし、半導体レーザの波長は温度変化により
制御することが一般的であり、光モジュールの内部で、
半導体レーザとエタロンを別々に温度制御することは、
構成が複雑になるため、現実的ではない。そこで、エタ
ロンに対するビームの入射角度を調芯・固定した後、半
導体レーザを温度調節して、波長制御することが一般的
である。

【００３７】図５はエタロンへの光ビームの入射角度と
透過光量の関係を示す特性図であり、横軸は光ビームの
エタロンへの入射角度を示し、縦軸は透過光量を受光素
子で変換した電流を示す。この特性図では入射ビームに
対するエタロンの入射面の角度を、直角からの変化量と
電流（光量の大きさ）との関係を示している。光ビーム
に対して直角付近のエタロン角度を変化させると、第１
ピーク電流１３３と、第１ボトム電流１３４は必ず検出
可能である。これらの電流の例えば２分の１となるエタ
ロン固定角度１３５で固定する。この状態で、波長を変
化させると、図３の波長に対する電流１３１の関係にな
り、波長ロック点１３２にて、電流カーブ１３１のほぼ
中心に相当する波長ロック電流１３６が一定になるよう
に制御すると、波長は一定に安定化される。ここで、実
際の波長ロック点１３５でのエタロン角度は、ビームに
対して直角の入射角から、１００ＧＨｚスペーシングの
エタロンでは、０．８〜２．８度程度の範囲内で、５０
ＧＨｚスペーシングのエタロンでは、０．６〜２．０度
程度の範囲内で、目標とする波長によって変化し、その
固定精度は±０．１〜０．２度以内にする必要がある。

【００３８】次に、エタロンに対するビームの入射角度
を上記記載の精度で、調芯・固定する方法について、図
６〜８を用いて比較説明する。各図に共通する構成とし
て、半導体レーザ１１から出射されたレーザ光は、レン
ズ１２で、わずかに拡散されたビーム２０ａか、ほぼ平
行なビーム２０になり、エタロン１４を透過後、波長変
動を検出する第１の受光素子１５、又は受光素子１５
ａ、１５ｂに入射される。図６は従来光モジュールにお
けるエタロンへの光ビームの入射角を調整する機構を示
す平面図であり、前述の特開平１０−０７９７２３号公
報の主要構成を概略示したものである。この従来例で
は、エタロンを平面内で回転させてエタロンへのビーム
入射角度を調節している。即ち、レンズ１２で拡散され
たビーム２０ａに対して、実線で示すエタロン１４をθ
ｙ方向に回転して、点線で示すエタロン１４ａの角度の
ように、入射角度を調節し、入射角度に応じて、波長変
動を検出する第１の受光素子１５ａ、１５ｂの光出力の
バランスを調整する構成である。このように、エタロン
をθｙ方向に回転して、エタロンに対するビームの入射
角を調整する方法が公知である。これに対して、波長変
動を検出する第１の受光素子１５ａ、１５ｂを１ヶのみ
として光出力の絶対値を調整する構成でも、波長変動を
調整することは原理的に可能である。この構成での、エ
タロンに対するビームの入射角の調整方法と精度を検討
する。

【００３９】図７はエタロンを面内で回転させることに
よって、してエタロンへのビーム入射角を調整する原理
を説明するための平面図である。図７では、先にレンズ
１２を固定し、実線で示すエタロン１４をθｙ方向に回
転して、点線で示すエタロン１４ａの角度のように、入
射角度を調節する構成である。例えば、エタロン１４の
幅が１ｍｍの場合、０．１度入射角度を変化させるに
は、１０００×tａｎ０．１°＝１．７μｍとなり、θ
ｙ回転によるエタロン左右の位置の固定にミクロンオー
ダの精度が必要となる。

【００４０】図８はレンズを移動してエタロンへの入射
角を調節する原理を説明するための平面図である。図８
では、先にエタロンを固定し、レンズ１２を光軸と直角
方向、即ち、図のＸ方向に移動して、実線で示されるビ
ーム２０を、点線で示されるビーム２０ｂにして、エタ
ロン１４に対する入射角度を調節する構成である。例え
ば、レンズ１２の焦点距離ｆ＝１ｍｍの場合、０．１度
入射角度を変化させるには、１０００×tａｎ０．１°
＝１．７μｍとなり、レンズの固定にミクロンオーダの
精度が必要となる。

【００４１】上記の方法では、エタロン、又はレンズの
固定にミクロンオーダの精度が必要になるため、更に、
固定精度を緩和する構成を示したものが、前述の図１の
構成である。本発明では、回転角度の変化や移動距離の
変化が直接光ビームのエタロンへの入射角変化となら
ず、この角度変化や移動距離の変化に対して、エタロン
への光ビームの入射角度の変化が小さく、微調整が可能
な調節機構を提供することにある。

【００４２】図１では、先にレンズ１２を固定し、レン
ズ光軸中心２３に対してわずかにαだけ傾斜したエタロ
ン回転軸２７に対して、エタロン入射面がエタロン回転
軸２７の垂直面に対して更にβ傾斜したエタロン１４ｂ
を、エタロン回転軸２７を中心にθ回転して、点線で示
すエタロン１４ｃのように、ビーム入射角度を調節する
構成である。例えば、光軸２３に対して、α＝２度傾斜
した軸２７に対して、入射面が軸２７の垂直面に対して
更にβ＝１．５度傾斜したエタロン１４ｂを、軸２７を
中心にθ回転すると、ビームのエタロン１４ｂに対する
入射角は、α≧βの条件では、α±β＝２±１．５°、
つまり０．５〜３．５゜の範囲で調節可能となる。ちな
みに、α＜βの条件では、（β−α）〜（α＋β）の範
囲で調節可能となる。つまり、エタロン１４ｂをθ方向
に±１８０°回転させると、ビームの入射角が±１．５
°変化できる。前述の入射角±０．１〜０．２度以内の
固定精度を達成するには、θ方向への回転角度精度を大
幅に緩和することが可能となる。実際の調芯・固定する
作業では、エタロン１４ｂを２本爪のチャックなど把持
してθ方向に回転させる場合が多い。このため、一度の
把持動作でエタロンを持ち替えずθ方向に回転できる範
囲の方が作業上容易である。この場合、チャックのθ方
向の回転範囲はチャック爪と、基板１０との干渉等を考
慮すると±４５°程度以内が一般的に望ましいので、θ
方向の調整範囲を±１８０゜から±４５°に制限する
と、βの角度を１．５゜から６°に大きくし、α≧βの
条件になるように例えばα＝６゜とすると、入射角は、
α±β＝６±６°となる。この入射角可変範囲の一部を
実際の調整に使用することになる。前述の入射角±０．
１の固定精度を達成するには、θ方向へのおおよその回
転角度精度は、±１８０゜×０．１゜／６゜＝±３゜程
度と概算され、大幅に緩和できることがわかる。以上よ
り、エタロン１４ｂに対して、エタロン１４ｂをθ方向
に回転させて、図５のエタロン固定角度１３５に調芯し
て、前述のＩＴＵで決められた特定の波長に容易に合わ
せることができる構成としている。

【００４３】図９は本発明による光モジュールの第２の
実施例を示す平面図である。図９に示す光モジュールで
は、半導体レーザ１１に対して、レンズ１２をオフセッ
ト１２ｃだけずらして固定し、レンズ光軸中心２３ａを
αだけ傾斜させ、エタロン回転軸２７をモジュールのＺ
座標系に平行とした構成である。エタロン回転軸２７の
垂直面に対するエタロン１４ｂの入射面はβ傾斜してお
り、ビーム入射角の調整原理は、図１同様である。レン
ズ１２をオフセット１２ｃだけずらしてα角を決定する
構成の方が、基板１０の端面やＺ座標軸に対して、エタ
ロン回転軸２７を平行にできるため、基板１０や装置の
構造上でより適した構成である。

【００４４】図１０は本発明による光モジュールの第３
の実施例を示す平面図であり、図１０に示す実施例は、
前述の図６の構成に図１の構成を応用した実施例であ
る。レンズ１２で拡散されたビーム２０ａの中心である
レンズ光軸中心２３に対してわずかにαだけ傾斜したエ
タロン回転軸２７に対して、エタロン入射面がエタロン
回転軸２７の垂直面に対して更にβ傾斜したエタロン１
４ｂをエタロン回転軸２７を中心にθ回転して、点線で
示すエタロン１４ｃの範囲内で、ビーム入射角度を調節
する構成である。これにより、図６のθｙ方向への回転
角度精度に比べて、θ方向への回転角度精度を緩和する
ことが可能となる。

【００４５】さて、後方のビームをビームスプリッタで
分岐した場合の実施例について図１１を用いて説明す
る。図１１は本発明による光モジュールの第４の実施例
を示す平面図である。図１１では、半導体レーザ１１か
ら後方に出射されたレーザ光は、後方レンズ１２で平行
なビーム２０にされ、片面にハーフミラーを有する平面
型ビームスプリッタ１３で、ビームスプリッタ反射ビー
ム２１とビームスプリッタ透過ビーム２２に分割され
る。ビームスプリッタ反射ビーム２１は、レーザ光量を
受光する第２の受光素子１６に入射される。一方、ビー
ムスプリッタ透過ビーム２２は、エタロン１４ｂを透過
後、波長変動を検出する第１の受光素子１５に入射され
る。平面型ビームスプリッタ１３を使用して、ビームを
分割し、２ヶの受光素子１５、１６にそれぞれ入射する
構成としているが、ビームスプリッタ透過ビーム２２に
ついては、図１の調節原理を同様に適用できる。エタロ
ン１４ｂの回転軸をＺ軸に対してαだけ傾け、エタロン
１４ｂをθ方向に回転させて、図５のエタロン固定角度
１３５に調芯し、前述のＩＴＵで決められた特定の波長
に合わせることができる構成としている。ここでは、平
面型ビームスプリッタ１３を使用した場合を示したが、
直角２等辺三角形のプリズム２ヶをハーフミラー面で貼
り合わせたキューブ式ビームスプリッタを用いる場合で
も、同様の構成が実現できることはいうまでもない。

【００４６】ここで、エタロンの回転、固定の実装構造
の代表的な実施例を、図１１のＡ−Ａ’断面の矢視図で
ある図１２、１３を用いて具体的に説明する。図１２は
図１１の矢印Ａ−Ａ’方向から見たエタロンの実装構造
の一実施例を示す側面図である。図１２の実施例では、
エタロン１４ｄはレーザスポット溶接で固定される。基
板１０にコの字状の溝１０ａを設ける。はんだ付け、低
融点ガラス付け、圧入などの接合手段により、ＳＵＳ４
３０やコバールなどで出来た円柱状エタロンケース１４
ｅの中に四角いエタロン１４ｄをあらかじめ固定してお
く。次に、ビームに対して、円柱状エタロンケース１４
ｅをθ方向に回転させて、所望のエタロン固定角度に調
芯し、その後、ＹＡＧレーザ３１により、スポット溶接
して固定する。

【００４７】図１３は図１１の矢印Ａ−Ａ’方向から見
たエタロンの実装構造の他の実施例を示す側面図であ
る。図１３の実施例では、エタロンは、はんだ付けで固
定される。基板１０にＶの字状の溝１０ｂを設ける。円
柱状に加工され、外周面にはんだ付け用のメタライズが
施されたエタロン１４ｆを、θ方向に回転させて、所望
のエタロン固定角度に調芯した後、ビーム加熱３３等に
より、はんだ３２のように溶融して固定する。

【００４８】以上はエタロンを光軸に近い軸回りに、回
転して調節する方法であったが、次に、エタロンを先に
固定しておき、レンズ等の光軸回りの回転でビーム入射
角を調節する実施例について図１４を用いて説明する。
図１４は本発明による光モジュールの第５の実施例を示
す平面図であり、端面が斜めに研磨されたＧＲＩＮ（Ｇ
ｒａｄｅｄ−Ｉｎｄｅｘ）レンズを光軸回りに回転させ
る実施例である。まず、端面斜め研磨されたＧＲＩＮレ
ンズ１２ａの中心軸２３ａに直交する面対して、わずか
にα傾斜して、エタロン１４を固定する。その後、端面
斜め研磨されたＧＲＩＮレンズ１２ａを光軸回りのθｚ
方向に回転して、実線で示されるビーム２０を、点線で
示されるビーム２０ａに首振りさせて、エタロン１４に
対する入射角度を調節する構成である。例えば、端面を
レンズの光軸に対して３°度に斜め研磨されたＧＲＩＮ
レンズ１２ａを使用した場合、レンズの光軸中心部分の
屈折率を１．５と仮定すると、スネルの法則に従って、
レンズ中心軸２３ａに対するビームの屈折角度βは、
１．５×ｓｉｎ３°＝ｓｉｎ（３°＋β）で求められ、
βは約１．５度となる。一方、レンズの中心軸２３ａに
直交する面に対して、α＝２°傾斜して、エタロン１４
を固定する。その後、光軸に対して４度に斜め研磨され
たＧＲＩＮレンズ１２ａを中心軸２３ａ回りにθｚ方向
に３６０°回転すると、ビームのエタロン１４に対する
入射角は、α±β＝２±１．５°の範囲で調節可能とな
る。前述のエタロンを光軸に近い軸回りに回転する方法
同様に、レンズのθｚ方向への回転角度精度を緩和する
ことが可能となる。

【００４９】次に、図１５を用いて、レーザ光量を受光
する第２の受光素子を追加した場合の実施例について説
明する。図１５は本発明による光モジュールの第６の実
施例を示す側面図である。図１５の実施例では、まず、
Ｚ軸に対して、わずかにθｙ方向に傾斜して、エタロン
１４ｆを固定する。その後、端面斜め研磨されたＧＲＩ
Ｎレンズ１２ａを光軸回りのθｚ方向に回転して、実線
で示されるビーム２０を、点線で示されるビーム２０ａ
にして、エタロン１４に対する入射角度を調節する構成
である。平行な後方ビーム２０の一部のビーム２５は、
レーザ光量を受光する第２の受光素子１６に直接入射さ
れる。一方、後方ビーム２０の残り部分のビーム２４
は、エタロン１４ｆを透過後、波長変動を検出する第２
の受光素子１５に入射される。

【００５０】ここで、端面斜め研磨されたＧＲＩＮレン
ズ１２ｅの回転、固定の実装構造の代表的な具体的実施
例について説明する。Ｓｉ基板にエッチングでＶ溝を形
成したレンズ台１０ｃの上に、半導体レーザ１１をはん
だ付け等で固定し、基板１０上に固定する。次に、エタ
ロン１４ｆや第１及び第２の受光素子１５、１６を基板
１０の上に固定する。最後に、外周面にはんだ付け用の
メタライズが施されたＧＲＩＮレンズ１２ａを、θｚ方
向に回転調整し、レンズ台１０ｃのＶ溝にはんだ付けし
て固定する。以上により、実装面でも、本発明の構成が
実現できることが説明できる。このように、第１、第２
の受光素子１５、１６をＹ方向に縦配列すると、エタロ
ン１４ｆの固定場所に影響を受けずに、ビーム２０の光
量をエタロン透過ビーム２４とビーム２５に分割できる
という、利点がある。

【００５１】以下に、図１５の第１、第２の受光素子を
横に配置した構成を、図１６を用いて説明する。図１６
は本発明による光モジュールの第７の実施例を示す平面
図である。後方ビーム２０の一部のビーム２５は、レー
ザ光量を受光する第２の受光素子１６に直接入射され、
残り部分のビーム２４は、エタロン１４を透過後、波長
変動を検出する第１の受光素子１５に入射される。図１
５に比べて、基本的には、ビームの分割方向が異なるだ
けだが、横方向に配置した場合は、レーザ光量を受光す
る第２の受光素子１６の固定位置をより自由に選びやす
い。具体的には、エタロン１４のエッジ１４ｇで発生す
るビーム２０の回折光の影響を避けるために、第２の受
光素子１６の配置を考慮する手段が必要になる。図１５
のように、第１、第２の受光素子１５、１６が縦配列さ
れる場合は、受光素子を基板３４等に固定して配置して
も、Ｙ方向には調整しにくく、主にＺ方向の調整にな
る。これに対し、図１６では、Ｘ、Ｚの両方向に調整し
やすい利点もある。以上のように、ＰＤ１、２の配置す
る方向は、実施目的に応じて利点を選択すればよく、本
発明の実施の障害にはならない。

【００５２】次に、レンズ、エタロンともに固定した場
合の実施例を図１７、図１８を用いて説明する。図１７
は本発明による光モジュールの第８の実施例を示す平面
図である。図１７の実施例では、図１４で使用した端面
斜め研磨されたＧＲＩＮレンズ１２をボールレンズや非
球面レンズ等の端面が原理的に斜め研磨しにくいレンズ
で構成した場合の実施例である。図１４の端面斜め研磨
されたＧＲＩＮレンズ１２の代わりに、図１７の実施例
では、ボールレンズや非球面レンズ等の端面が斜め研磨
しにくいレンズ１２ｂとウェッジ基板２８で構成され
る。レンズ１２ｂで平行なビーム２０にされ、その後、
ウェッジ基板２８を透過する。ウェッジ基板の出射側面
の傾斜角度γとウェッジ基板の屈折率に基づいて、ビー
ム２０の角度はβ角度曲げられる。この後は、図１６と
同様に、一部のビーム２５は、レーザ光量を受光する第
２の受光素子１６に直接入射される。一方、ビーム２０
の残り部分のエタロン透過ビーム２４は、エタロン１４
を透過後、波長変動を検出する第１の受光素子１５に入
射される。エタロン１４へのビーム入射角度は、エタロ
ン１４に対して、ウェッジ基板２８のみをθｚ方向に回
転させて、ビームを首振りさせて、目標のエタロン固定
角度に調芯し、前述のＩＴＵで決められた特定の波長に
合わせることができる構成としている。

【００５３】次に、後方のビームをビームスプリッタで
分岐した場合の別の実施例について説明する。図１８は
本発明による光モジュールの第９の実施例を示す平面図
である。図１８の実施例は、図１１の実施例と同様に、
後方のビームをビームスプリッタで分岐する構成である
が、ここでは、ウェッジ型ビームスプリッタ１３ａを使
用する。半導体レーザ１１から後方に出射されたレーザ
光は、後方レンズ１２で平行なビーム２０にされ、片面
にハーフミラーを有するウェッジ型ビームスプリッタ１
３ａで、ビームスプリッタ反射ビーム２１とビームスプ
リッタ透過ビーム２２に分割される。ビームスプリッタ
反射ビーム２１は、図１１と同様に、レーザ光量を受光
する第２の受光素子１６に入射される。一方、ビームス
プリッタ透過ビーム２２は、ウェッジ型ビームスプリッ
タ１３ａのウェッジ傾斜角と屈折率に基づいて、ビーム
角度は曲げられる。この後は、エタロン１４を透過後、
波長変動を検出する第１の受光素子１５に入射される。
ビームスプリッタ透過ビーム２２は、ＸＺ回転軸２６を
中心に、ウェッジ型ビームスプリッタ１３ａをθｘｚ回
転させることにより、エタロン１４に対する入射角度を
調節でき、ＩＴＵで決められた特定の波長に合わせるこ
とができる構成を実現できる。本実施例では、例とし
て、ウェッジ型のビームスプリッタ１３ａを用いる場合
について説明したが、キューブ式ビームスプリッタの透
過光の出射側にウェッジ基板を回転させる構成として
も、図１８の実施例と同様にビーム角度調整は容易に構
成可能であることはいうまでもない。

【００５４】本実施例において、エタロンは略平行な入
射面及び出射面と、入射面と出射面の間に少なくとも一
つの側平面を有し、該側平面と該基板とが０度以上の角
度を有するように基板上に固定される。例えば、エタロ
ンを円柱形とし、その入出射面を略平行にし、円柱形の
側面を削って側平面とし、この面を使ってエタロンを基
板に固定する。また、このエタロンと基板との間には、
この側平面と基板との角度を保持するための保持部材を
設けてもよい。この保持部材とエタロンははんだで接着
される。または、この側平面には、はんだ付け用のメタ
ライズが形成し、これによってはんだ付けしても良い。
また、エタロンに複数の側平面を設けても良い。

【００５５】また、エタロンに位置合わせに用いる印
を、この印を基に基板に組みつけても良い。また、エタ
ロンを組み付ける基板にもエタロンとの位置合わせに用
いる印をつけても良い。

【００５６】以上述べたように、本発明によれば、エタ
ロンの繰り返し波長選択性を利用して、複数の異なる波
長に対して波長検出ができる波長モニタ光学系におい
て、回転軸に対して傾斜した入射面を持つエタロンを光
軸に近い回転軸回りに回転したり、もしくは、端面を斜
めに研磨したレンズを光軸回りに回転したりして、エタ
ロンに対するビームの入射角度を変化調節して、エタロ
ンに対するレーザの入射角度を高精度に調芯・固定する
ことができる。これにより、ＩＴＵグリッドに対するモ
ニタ波長ずれを防止し、工程歩留まりを向上させること
ができる光モジュールを提供することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、エ
タロンに対するレーザの入射角度を高精度に調芯・固定
することができる。また、ＩＴＵグリッドに対するモニ
タ波長ずれを防止し、工程歩留まりを向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光モジュールの第１の実施例を示
す平面図である。

【図２】エタロンでの光の状態を説明するためのエタロ
ンの側面図である。

【図３】エタロンを透過し、受光素子で受光される光ビ
ームの波長に対する電流特性を示す特性図である。

【図４】エタロンに入射する光ビームの波長と透過率の
関係を示す特性図である。

【図５】エタロンへの光ビームの入射角度と透過光量の
関係を示す特性図である。

【図６】従来光モジュールにおけるエタロンへの光ビー
ムの入射角を調整する機構を示す平面図である。

【図７】エタロンを面内で回転させることによって、エ
タロンへのビーム入射角を調整する原理を説明するため
の平面図である。

【図８】レンズを移動してエタロンへの入射角を調節す
る原理を説明するための平面図である。

【図９】本発明による光モジュールの第２の実施例を示
す平面図である。

【図１０】本発明による光モジュールの第３の実施例を
示す平面図である。

【図１１】本発明による光モジュールの第４の実施例を
示す平面図である。

【図１２】図１１の矢印Ａ−Ａ’方向から見たエタロン
の実装構造の一実施例を示す側面図である。

【図１３】図１１の矢印Ａ−Ａ’方向から見たエタロン
の実装構造の他の実施例を示す側面図である。

【図１４】本発明による光モジュールの第５の実施例を
示す平面図である。

【図１５】は本発明による光モジュールの第６の実施例
を示す側面図である。

【図１６】本発明による光モジュールの第７の実施例を
示す平面図である。

【図１７】本発明による光モジュールの第８の実施例を
示す平面図である。

【図１８】本発明による光モジュールの第９の実施例を
示す平面図である。

【符号の説明】

１０…基板、１０ａ…コの字状の溝、１０ｂ…Ｖの字状
の溝、１０ｃ…レンズ台、１１…半導体レーザ、１２…
レンズ、１２ａ…端面斜め研磨されたＧＲＩＮレンズ、
１２ｂ…レンズ、１２c…オフセット、１３…平面型ビ
ームスプリッタ、１３ａ…ウェッジ型ビームスプリッ
タ、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｆ…
エタロン、１４ｅ…エタロンケース、１４ｇ…エタロン
エッジ、１５、１５ａ、１５ｂ…第１の受光素子、１６
…第２の受光素子、１７…第１前方レンズ、１８…第２
前方レンズ、１９…光ファイバフェルール、２０、２０
ａ、２０ｂ…ビーム、２１…ビームスプリッタ反射ビー
ム、２２…ビームスプリッタ透過ビーム、２３…レンズ
光軸中心、２３ａ…中心軸、２４…エタロン透過ビー
ム、２５…ビーム、２６…ＸＺ回転軸、２７…エタロン
回転軸、２８…ウェッジ基板、３１…ＹＡＧレーザ、３
２…はんだ、３３…ビーム加熱、３４…基板、４１、４
２…半透明膜、７１…前方ビーム、１００…入射ビー
ム、１０１…エタロン入射直角軸、１０２…ビーム入射
角、１０３…ビーム屈折角、１１１…第１の反射ビー
ム、１１２…第２の反射ビーム、１２１…第１の透過ビ
ーム、１２２…第２の透過ビーム、１３１…電流カー
ブ、１３２…波長ロック点、１３３…第１ピーク電流、
１３４…第１ボトム電流、１３５…エタロン固定角度、
１３６…波長ロック電流、１４１、１４２、１４３…曲
線、１４４…ピーク、１４５…ボトム、１４６…直線
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒口 克己 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 (72)発明者 山田 圭一 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 (72)発明者 坂本 慎太郎 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 日 本オプネクスト株式会社内 Ｆターム(参考） 2H037 AA01 BA03 CA10 DA03 DA04 DA05 DA06 DA15 5F073 AB25 AB27 DA35 EA03 FA02 FA08 FA16 FA18 FA30

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
   されたビームを変換するレンズと、該変換されたビーム
   を波長選択するフィルタと、該フィルタを透過したビー
   ムを入射する受光素子とを備え、 該フィルタは略平行な入射面と出射面を備えた円柱形状
   であって、該入射面の法線が前記円柱の中心軸に対して
   ０度以外の角度を有することを特徴とする光モジュー
   ル。
2. 【請求項２】半導体レーザと、該半導体レーザから出射
   されたビームを変換するレンズと、該変換されたビーム
   を波長選択するために入射面と出射面とが概ね平行であ
   って、その入出射面もしくは、その延長面と交差する回
   転軸を有するフィルタと、該フィルタを透過したビーム
   を入射する受光素子と、該フィルタの回転軸を該レンズ
   を透過したビームの光軸中心に対して角度を持って配置
   する手段と、該フィルタの該回転軸を回転させて該フィ
   ルタへの該ビームの入射角度が調節された位置に該フィ
   ルタを固定する手段とを備えることを特徴とする光モジ
   ュール。
3. 【請求項３】基板と、半導体レーザと、該半導体レーザ
   から出射されたビームを変換するレンズと、該変換され
   たビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透過し
   たビームを入射する受光素子とを備え、 該フィルタは、略平行な入射面及び出射面と、入射面と
   出射面の間に少なくとも一つの側平面を有し、該側平面
   と該基板とが０度以上の角度を有するように基板上に固
   定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３記載の光モジュールにおいて、該
   フィルタと該基板との間には、該側平面と該基板との角
   度を保持するための保持部材を設けることを特徴とする
   光モジュール。
5. 【請求項５】請求項４記載の光モジュールにおいて、該
   保持部材と該フィルタをはんだ接着剤で接着することを
   特徴とする光モジュール。
6. 【請求項６】請求項５記載の光モジュールにおいて、該
   側平面には、はんだ付け用のメタライズが形成されてい
   ることを特徴とする光モジュール。
7. 【請求項７】請求項３乃至６のいずれかに記載の光モジ
   ュールにおいて、該フィルは複数の側平面を有すること
   を特徴とする光モジュール。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載の光モジ
   ュールにおいて、該フィルタには位置合わせに用いる印
   が付されていることを特徴とする光モジュール。
9. 【請求項９】請求項１乃至８のいずれかに記載の光モジ
   ュールにおいて、該フィルタは基板上に配置され、該基
   板にはフィルタとの位置合わせに用いる印が付されてい
   ることを特徴とする光モジュール。
10. 【請求項１０】半導体レーザと、該半導体レーザから出
    射されたビームを変換するレンズと、該変換されたビー
    ムを波長選択する入射面と出射面とが概ね平行なフィル
    タと、該フィルタを透過したビームを入射する受光素子
    とを有する光モジュールの製造方法は、 該レンズを出射した該ビームの光軸に対して回転軸が角
    度を持つように該フィルタを配置するステップと、 該回転軸を回転させて該フィルタへの該ビームの入射角
    度を調節するステップと、 該調節された位置に該フィルタを固定するステップと、 を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。
11. 【請求項１１】請求項１０記載の光モジュールの製造方
    法において、該フィルタの入射面の法線は該回転軸に対
    して傾斜していることを特徴とする光モジュールの製造
    方法。
12. 【請求項１２】半導体レーザと、該半導体レーザから出
    射されたビームを変換するレンズと、該変換されたビー
    ムを波長選択する入射面と出射面とが概ね平行なフィル
    タと、該フィルタを透過したビームを入射する受光素子
    とを有する光モジュールの製造方法は、 該フィルタの入射面の法線をビームの光軸に対して角度
    を持たせて該フィルタを配置するステップと、 該フィルタを該入射面の法線とは異なる軸を回転軸にし
    て回転させて、該フィルタへの該ビームの入射角度を調
    節するステップと、 該調節された位置に該フィルタを固定するステップと、 を備えることを特徴とする光モジュールの製造方法。
13. 【請求項１３】請求項１０又は１２記載の光モジュール
    の製造方法において、該調節ステップでは、該半導体レ
    ーザを出射したビームの光軸中心又は該光軸に対して平
    行な線を回転軸として該フィルタを回転させることを特
    徴とする光モジュールの製造方法。
14. 【請求項１４】請求項１３記載の光モジュールの製造方
    法において、該半導体レーザから出射されたビームの光
    軸中心に対して垂直方向にレンズ中心をオフセット配置
    することを特徴とする光モジュールの製造方法。
15. 【請求項１５】半導体レーザと、該半導体レーザから出
    射されたビームを変換するレンズと、その変換されたビ
    ームを波長選択するフィルタと、該フィルタを透過した
    ビームを入射する受光素子とを有し、 該レンズは、レンズの光軸に対して平行な回転軸を備
    え、該レンズの出射面は該回転軸に対して垂直な面から
    傾けられた形状を有していることを特徴とする光モジュ
    ール。
16. 【請求項１６】請求項１５記載の光モジュールにおい
    て、該変換されたビームの一部を、該波長選択性フィル
    タを介して受光素子に入射し、残りのビームを別の受光
    素子に入射させることを特徴とする光モジュール。
17. 【請求項１７】半導体レーザと、該半導体レーザから出
    射されたビームを変換するレンズと、その変換されたビ
    ームの方向を変換するウェッジ基板と、その変換された
    ビームを波長選択するフィルタと、フィルタを透過した
    ビームを入射する受光素子とを有し、 該ウェッジ基板の出射面を該回転軸に対して垂直から傾
    けた形状とし、該ウェッジ基板を入射側のビーム光軸を
    中心に回転可能な構造とすることを特徴とする光モジュ
    ール。
18. 【請求項１８】請求項１７記載の光るモジュールにおい
    て、該ウェッジ基板の入射面側に半透明膜を設けること
    を特徴とする光モジュール。
19. 【請求項１９】一部の波長の光を透過する波長選択性フ
    ィルタであって、円柱中心軸に対して傾いた面と、該円
    柱の外周に沿ってレーザスポット溶接可能な金属を備え
    ていることを特徴とする波長選択性フィルタ。
20. 【請求項２０】円柱中心軸に対して傾いた面を備え一部
    の波長の光を透過する波長選択性フィルタであって、該
    円柱の外周に沿ってはんだ付け可能なメタライズを施す
    ことを特徴とする波長選択性フィルタ。