JP2003248144A - 光伝送モジュールおよびそれを用いた光通信システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 モジュールの温度上昇に起因するトラッキン
グエラーを補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュー
ルを提供する。 【解決手段】 半導体レーザ１と光ファイバ３とをレン
ズを介して光結合させる光伝送モジュールにおいて、レ
ンズ２と光ファイバ３との間の光軸上に屈折率の温度変
化の大きい部材からなり、平行平板やくさび型プリズム
等に構成されている位置ずれ補正窓４を設ける。窓４の
材料はシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミドお
よびこれらを主成分とするもののいずれかで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として信号を伝
送する光伝送システムあるいは光交換機に適用する光交
換システム（両者を光通信システムと呼ぶ）に使用され
る光伝送モジュールに係り、モジュールの温度変化に起
因するトラッキングエラーを補正する光伝送モジュール
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザから出射した光を光ファイ
バに伝送させる光伝送モジュールにおいては、半導体レ
ーザを発光させることにより発熱し、モジュールの温度
が上昇する。半導体レーザの温度が上昇すると、半導体
レーザの出力特性が変動し光ファイバを伝搬する光信号
の出力も変動する。この光出力の変動は光信号エラーを
起こす原因となる。これを回避するため、従来の光伝送
モジュールでは、半導体レーザから出射される光の出力
や半導体レーザ近傍の温度をモニタし、これを基にフィ
ードバック回路を設け半導体レーザからの光出力を常に
一定にする機構を備えている。

【０００３】また、特開平１１−３０７８７３号公報に
は、温度上昇による出力特性劣化の著しい半導体レーザ
を用いる場合は、半導体レーザ近傍をペルチェクーラー
等の冷却機構により温度を一定にし、かつ光出力をモニ
タすることで、安定した出力の光信号を伝搬できるよう
にする機構を備えることが記載されている。

【０００４】半導体レーザを発光させると、上述の通り
光伝送モジュールは発熱し、その環境温度は７０〜８５
℃程度となる。この温度上昇により光伝送モジュールの
各部分は熱膨張を起こすが、光伝送モジュールは熱膨張
係数の異なる各種部品により構成されるため、その熱膨
張の形態は一様ではない。

【０００５】次に、公知にはなっていないが、以前発明
者等が開発した光伝送モジュールを図１１として示し、
その問題点について説明する。図１１は光伝送モジュー
ルの一部断面側面図及び光結合系の側面図であり、図１
１（ａ）は光伝送モジュールの一部断面側面図を、図１
１（ｂ）は光結合系の側面図を示す。図１１（ａ）に示
す光伝送モジュールでは、半導体レーザ近傍が温度制御
されていないため、半導体レーザ１が発光することによ
り、半導体レーザ１が搭載されるサブアセンブリ１２上
の部品が温度上昇する。つまり、サブアセンブリ１２上
に搭載されるレンズ２も温度が上昇する。なお、図にお
いて、１は半導体レーザ、２はレンズ、３は光ファイ
バ、１１はフォトダイオード、１３はステム、１４はモ
ジュールパッケージ、１５は気密窓である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１１の光伝送モジュ
ールではサブアセンブリ１２上の部品が温度上昇する
と、半導体レーザ１の熱膨張係数とレンズ２のそれとが
異なるため、図１１（ｂ）に示すように、半導体レーザ
１の光軸とレンズの中心にずれが生じ、レンズ２通過後
の光軸に傾きを発生させ、その結果光ファイバ３のコア
と集束光の結像部とが位置ずれして結合効率が低下す
る。この位置ずれ量は、レンズ２と光ファイバ３との距
離、いわゆるバックフォーカスに依存するが、条件によ
っては１μｍ以上になる。この位置ずれ量が大きくなる
と、結合効率が低下し、半導体レーザの出力をモニタす
ることによる光出力の補正が不可能になり、いわゆるト
ラッキングエラー、即ちレンズ２から出射された光のス
ポットが光ファイバ３のコア上に照射されなくなり、光
スポットの中心が光ファイバ３のコア中心からずれると
言う現象が発生する。

【０００７】一方、半導体レーザ１近傍の温度が一定と
なるよう制御された光伝送モジュールに関しては、半導
体レーザ１近傍における熱膨張の差は発生しないが、モ
ジュールパッケージ１４の熱変形による光ファイバ端部
の位置変動が発生する。この変動量はモジュールパッケ
ージ１４の材料に加えてモジュールパッケージ１４を固
定する台座の材料や固定方法にも依存するが、温度制御
なしの場合と同等の位置ずれを起こす場合があり、やは
りトラッキングエラーを引き起こす。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
トラッキングエラーを補正することによって、光の伝送
が安定で信頼度の高い光伝送モジュールならびにそれを
用いた光通信技術を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明では、光伝送モジュールは、発光素子と
光ファイバとレンズを有し、該発光素子からの光を該レ
ンズにより集光して該光ファイバに光結合させる光伝送
モジュールであって、光伝送モジュールの温度変化に起
因して発生される該レンズから出射される集束光の結像
部と光ファイバ端部との位置ずれを補正する手段を備え
る。

【００１０】第２の発明では、第１の発明において、該
位置ずれ補正手段は、該レンズと該光ファイバとの光軸
間に、屈折率温度変化の絶対値が２×１０^−５（１／
℃）以上である部材を設置する。

【００１１】第３の発明では、第１又は２の発明におい
て、該位置ずれ補正手段は、シリコン系樹脂、エポキシ
系樹脂、ポリイミドおよびこれらを主成分とするものの
いずれかで構成されている。

【００１２】第４の発明では、第１、２又は３の発明に
おいて、該位置ずれ補正手段は、平行平板又はくさび形
プリズムのいれかである。

【００１３】第５の発明では、第１乃至４のいずれかの
発明において、該位置ずれ補正手段はモジュールパッケ
ージ内を気密する気密窓に貼付されている。

【００１４】第６の発明では、第１乃至５のいずれかに
記載の光伝送モジュールを構成要素とする光通信システ
ム。

【００１５】

【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。

【００１６】まず、図５を用いて、本発明の原理につい
て説明する。図５は本発明の原理を説明するための光伝
送モジュールの光学系の側面図であり、図５（ａ）は光
学系のレンズを含めた構成を、図５（ｂ）は本発明によ
って設けられた位置ずれ補正窓と光ファイバの個性を示
す。

【００１７】光学系は、図５（ａ）に示す通り、半導体
レーザ１、レンズ２ならびに光ファイバ３からなってお
り、半導体レーザ１から出射した光はレンズ２によって
集光され光ファイバ３端部のコア部にてビームウェスト
を形成する。レンズ２と光ファイバ３との間の光軸上に
は、屈折率温度変化の大きい部材からなる位置ずれ補正
窓を設置している。この位置ずれ補正窓４の材質は例え
ばシリコン系樹脂、エポキシ系樹脂、又はポリイミドが
好適である。一般に、樹脂系の材料の温度による屈折率
変化（屈折率温度係数）は−４０〜−１０×１０
^−５（１／℃）である。また、後述する気密窓ようの材
料であるガラス（石英）の屈折率温度係数は＋０．６〜
１×１０−５（１／℃）である。シリコン樹脂の屈折率
温度変化率（温度が１℃変化した場合の屈折率の変化）
は、およそ−１．６×１０^−４℃^−１（１℃当たり、−
１．６×１０^−４）である。この値は、石英の１×１０
^−５℃^−１に比べ一桁以上大きい値であり、温度上昇に
よる屈折率の変化量が大きくなる。

【００１８】今、位置ずれ補正窓の形状を平行平板４ａ
とし、その厚みをｄとし、光軸に対してφだけ傾けて設
置している場合について説明する。レンズ２を透過した
光は、窓４ａを通過すると、図５（ｂ）に示すように窓
の屈折率と媒質（空気）のそれとの違いにより屈折を起
こし、光軸は平行移動する。平行平板４ａを通過した光
ビームの平行移動量ｙは

【００１９】

【数１】 で表される。但し、ｎ：窓４ａの屈折率、ｎ_０：媒質
（空気）の屈折率である。光軸のシフト方向は、図に示
される通り平行平板４ａが傾いている方向である。この
シフト量の温度変化による位置ずれ量Δｙは、（数１）
の窓の屈折率に温度変化により変動した屈折率ｎ’

【００２０】

【数２】 を代入し（ΔＴ：温度差、∂ｎ／∂Ｔ：窓の屈折率温度
変化率）、これらの差分をとれば算出できる。

【００２１】傾き角の範囲については、半導体レーザへ
の反射戻り光の影響を補正する点から、φは６°以上が
望ましい。６°より少ないと、レーザ光が平行平板４ａ
で反射して半導体レーザ１に戻り、半導体レーザ１に悪
影響を及ぼす。また、過度に傾けると光軸のシフト量が
大きくなりすぎるので、上限は２０°である。厚みに関
しては、窓の強度確保の点から、窓の直径が２ｍｍ程度
の場合は０．５ｍｍ以上あることが望ましい（０．５ｍ
ｍより少ない場合には強度が足りない）。窓厚の上限
は、透過損やレンズと光ファイバのバックフォーカスの
点から２ｍｍ程度である。今、レンズ２と光ファイバ３
間の距離を５ｍｍとすると、平行平板４ａを設けると、
レンズ２と光ファイバ３間の距離をもっと短くする必要
がある。厚さｄはこれらの関係から規定される。

【００２２】以上の範囲内でシリコン樹脂からなる平行
平板４ａにより光軸を補正できる量は、図６に示す斜線
の範囲となる。図６は平行平板を使用した場合の温度変
化に対する光軸のシフト量を示す特性図であり、横軸は
温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。温度変化
による屈折率の変化率（ＴＯＣ：Ｔｈｅｒｍａｌ Ｏｐ
ｔｉｃａｌ Ｃｏｎｓｔａｎｔ）が−１．６×１０^−４
（１／℃）の材質の平行平板４ａを用い、φ＝２０°、
ｄ＝２ｍｍの場合のグラフ（線）を６１、φ＝６°、ｄ
＝０．５ｍｍの場合のグラフ（２点鎖線）を６２、φ＝
８°、ｄ＝１．７ｍｍの場合のグラフ（点線）を６３で
示している。この場合、グラフ６１とグラフ６２の間が
光軸の補正可能領域となる。即ち、平行平板４ａの傾斜
角度φと厚さｄの組合せを種々変化させることによっ
て、グラフ６１とグラフ６２の間の範囲の光軸のずれを
補正することができる。このように、光伝送モジュール
の温度変化による光軸の位置ずれ量と同じ量だけ変動す
る窓の条件（窓の部材、傾き角および厚み）を選定し、
平行平板４ａの傾きを光軸の位置ずれが起こる方向と逆
の方向に変動するように傾きの方向を設定すれば、温度
変化による光軸の位置ずれをキャンセルすることがで
き、よってトラッキングエラーを回避することができ
る。

【００２３】図７は平行平板を使用した場合の温度変化
に対する光軸のシフト量を示す他の特性図であり、横軸
は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示す。本特性
図では、平行平板４ａの角度φ＝２０°、ｄ＝２ｍｍと
し、温度変化による光スポット（結像部）のずれが温度
８５°で最大１．２μｍとした場合、屈折率温度変化率
（ＴＯＣ）が−１．６×１０^−４（１／℃）の材質の平
行平板と、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）が−６×１０
^−５（１／℃）の材質の平行平板４ａとを用いて補正可
能なシフト量を計算した。屈折率温度変化率が−１．６
×１０^−４（１／℃）の材質の平行平板のシフト量を示
すグラフを７１、屈折率温度変化率が−６×１０
^−５（１／℃）の材質の平行平板のシフト量を示すグラ
フを７２で示す。従って、平行平板４ａの傾き角度φ
と、厚さｄを固定した場合、−１．６×１０^−４（１／
℃）〜−６×１０^−４（１／℃）の屈折率温度変化率を
もつ材料を用いることによって、グラフ７１〜グラフ７
２の間のシフト量を補正することができる。このことか
ら、８５°で、１．２μｍの光軸のシフト量を補正する
ことができる温度係数の下限の絶対値は６×１０
^−５（１／℃）となる。但し、この場合、並行平板４ａ
の屈折率は１．４である。

【００２４】次に、光軸補正機構としてくさび型プリズ
ム状の窓を用いた場合の原理を、図８を用いて説明す
る。図８は本発明の他の原理を説明するための光伝送モ
ジュールの光学系の側面図であり、図８（ａ）は光学系
のレンズを含めた構成を、図８（ｂ）は本発明によって
設けられた位置ずれ補正窓と光ファイバの個性を示す。
この原理では、位置ずれ補正窓としてくさび型プリズム
を用いる。くさび型プリズム４ｂの光軸補正量を決める
因子としては、平行平板４ａの窓における因子に加え
て、くさび角度αが挙げられる。図に示すように、半導
体レーザ側にくさび角度のある面を設置すれば、反射戻
り光の影響を回避することができ、よって平行平板４ａ
の窓のように傾きを設ける必要がなくなる。また、くさ
び形プリズム４ｂを用いた場合の特徴としては、プリズ
ム通過後の光軸に傾きが生じ、この光軸の傾き角も温度
変化によって変動する点である。プリズムの設置角を０
°として、くさび角度α、厚みをｄとすると、くさび型
プリズム透過後の光軸の傾きθは

【００２５】

【数３】 で表される。ここでθ_０は

【００２６】

【数４】 である。結像部の光ファイバとの位置ずれ量は、プリズ
ムと光ファイバとの光学的距離に依存する。これをＤｆ
とすると、結像部の光軸垂直位置シフト量ｙは

【００２７】

【数５】 となる。このシフト量の温度変化による変動量は、平行
平板と同様、温度上昇時の屈折率ｎ’を数式２から求
め、その差分をとることで求まる。

【００２８】くさび型プリズムの寸法範囲については、
平行平板型と同様で、くさび角度は６〜２０°、厚みは
０．５〜２ｍｍ程度が望ましい。くさび型プリズムにて
補正可能な位置ずれ量は、Ｄｆが１ｍｍの場合は図８に
示す通りである。図９はくさび型プリズムを使用した場
合の温度変化に対する光軸のシフト量を示す更に他の特
性図であり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト
量を示す。温度変化による屈折率の変化率（ＴＯＣ）が
−１．６×１０^−４（１／℃）の材質のくさび型プリズ
ム４ｂを用い、α＝２０°、ｄ＝２ｍｍの場合のグラフ
（線）を９１、α＝６°、ｄ＝０．５ｍｍの場合のグラ
フ（２点鎖線）を９２、α＝８°、ｄ＝１．７ｍｍの場
合のグラフ（点線）を９３で示している。この場合は、
図６の場合と同様、α、ｄの値を適宜選択することによ
って、グラフ９１〜グラフ９２の間の方軸のシフト量を
補正することができる。

【００２９】図１０はくさび型プリズムを使用した場合
の温度変化に対する光軸のシフト量を示す他の特性図で
あり、横軸は温度（℃）を、縦軸は光軸のシフト量を示
す。本特性図では、くさび型プリズム４ｂの角度α＝２
０°、ｄ＝２ｍｍ、Ｄｆ＝１ｍｍとし、屈折率温度変化
率（ＴＯＣ）が−１．６×１０^−４（１／℃）の材質の
くさび型プリズム４ｂと、屈折率温度変化率（ＴＯＣ）
が−２×１０^−５（１／℃）の材質のくさび型プリズム
４ｂとを用いてシフト量を計算した。屈折率温度変化率
（ＴＯＣ）が−１．６×１０^−４（１／℃）の材質のく
さび型プリズムのシフト量を示すグラフを１０１、屈折
率温度変化率が−２×１０^−５（１／℃）の材質のくさ
び型プリズムのシフト量を示すグラフを１０２で示す。
従って、くさび型プリズム４ｂの傾き角度αと、厚さ
ｄ、Ｄｆを固定した場合、−１．６×１０^−４（１／
℃）〜−６×１０^−５（１／℃）の屈折率温度変化率を
もつ材料を用いることによって、グラフ１０１〜グラフ
１０２の間の光軸のシフト量を補正することができる。
このことから、８５°で、１．２μｍの光軸のシフト量
を補正することができる温度係数の下限の絶対値は２×
１０^−５（１／℃）となる。但し、この場合、並行平板
４ａの屈折率は１．４である。

【００３０】以下、本発明の第１の実施例について、図
１を用いて説明する。図１は本発明による光伝送モジュ
ールの第１の実施例を示す断面側面図である。本実施例
の光学系は、半導体レーザ１、レンズ２、光ファイバ３
により構成されている。また、レンズ２と光ファイバの
光軸上に、屈折率の温度変化の大きい部材からなり、平
行平板やくさび型プリズム等に構成されている位置ずれ
補正窓４が設けられている。窓４の材料にはシリコン樹
脂を用いている。半導体レーザ１及びレンズ２はサブア
センブリ１２上に搭載されている。本実施例ではこれら
の温度を一定にする機構は設けていない。レンズ２は、
サブアセンブリ１２に設けられた溝上に搭載されてい
る。これら部品が搭載されたサブアセンブリ１２は、ス
テム１３に搭載され、またステム１３はモジュールパッ
ケージ１４の底面のしかるべき位置に固定される。ま
た、半導体レーザ１の後方には、半導体レーザ１の出力
をモニタするフォトダイオード１１が固定されている。
光ファイバ３はレンズ２の前方に取り付けられる。半導
体レーザ１を発光させ、光ファイバ３の結合効率が最も
高くなる位置に光ファイバ３のｘｙｚ軸を調整した後に
モジュールパッケージ１４に固定する。レンズ２と光フ
ァイバ３との間には、気密窓１５が設けられている。こ
れは、フォトダイオード１１や半導体レーザ１が吸湿に
より特性劣化を起こすことを回避するために、モジュー
ルパッケージ１４内を気密封止するために必要とされる
ものである。屈折率温度変化の大きい部材からなる窓４
にはシリコン樹脂やポリイミド等が用いられるが、これ
らの材料も吸湿性があるため、気密窓１５のレンズ側、
すなわち気密封止されたモジュールパッケージ内に設置
することが望ましい。

【００３１】半導体レーザ１は、ＩｎＰ基板からなるフ
ァブリ−ペロ型レーザで、熱膨張係数は４．６×１０
^−６℃^−１ある。一方、レンズ２は０．８ｍｍφ、焦点
距離０．４５６ｍｍの球レンズで、熱膨張係数は８×１
０^−６℃^−１である。光ファイバ３はモードフィールド
半径が４．７５μｍ（λ＝１．３１μｍ）のシングルモ
ードファイバである。本実施例では、像倍率ｍ＝５を得
るために、半導体レーザ−レンズ間光学的距離を０．５
５ｍｍ、レンズ−光ファイバ間光学的距離を２．７４ｍ
ｍとしている。

【００３２】この光伝送モジュールを動作させると、モ
ジュールの温度は室温（２５℃）から約８５℃に変動す
る。半導体レーザ１及びレンズ２もこの温度に達する
が、このとき、半導体レーザ１の熱膨張係数とレンズ２
のそれが異なるため、半導体レーザ１の光軸とレンズ２
の中心軸は垂直方向に位置ずれを生じる。本実施例の場
合その位置ずれは約０．２μｍで、レンズの中心軸の方
が高くなる。半導体レーザとレンズが光軸垂直方向にｘ
だけ位置ずれを起こしたとき、レンズを通過した後の集
束光は、レンズの焦点距離をｆとすると、θ＝ｘ／ｆだ
け傾く。すなわち、本実施例においては、０．０２５°
だけ傾きが生じる。本発明による屈折率温度変化の大き
い部材を用いた窓４がない場合は、これにレンズ−光フ
ァイバ間距離を掛けた値、すなわち約１．２μｍが、結
像部での光ファイバとの位置ずれ量となる。位置ずれの
方向は光ビームが垂直方向上方にシフトする。本実施例
では、この位置ずれ量を予め見積り、これを補償できる
ように窓４の形状を選定している。図６のグラフに示す
ように、温度が２５℃から８５℃に上昇したときに１．
２μｍ位置ずれを起こす条件として、窓の傾き角を８
°、厚み１．７ｍｍを選択した。窓４の傾き方向は、平
行平板の場合は、図１に示す通り、垂直な配置から上方
をレンズ２側に傾斜させる。また、くさび型プリズムの
場合はくさびの傾斜を垂直方向から上側がレンズ２側に
傾斜するように構成する。

【００３３】シリコン樹脂の屈折率温度変化率は負の値
で、温度の上昇によって屈折角が減少するため、このよ
うに設置すれば温度の上昇とともに窓４による光軸シフ
トは垂直方向下方へ移動する。よって、上述の半導体レ
ーザ１とレンズ２の位置ずれに起因する位置ずれをキャ
ンセルすることができる。

【００３４】このような光伝送モジュールを用いること
により、光伝送モジュールを動作させモジュールの温度
が上昇しても、光軸の位置ずれに起因するトラッキング
エラーの発生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジ
ュールを提供することができる。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例について、図
２を用いて説明する。図２は本発明による光伝送モジュ
ールの第２の実施例を示す断面側面図である。本実施例
は、基本的な構造は図１と同様であり、図１と同じ構成
要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。本実
施例では半導体レーザ１やレンズ２の仕様は図１と同様
であるが、屈折率温度変化の大きい部材からなる窓４を
気密窓１５に貼り付けている点が図１の実施例と異な
る。貼付方法は、本実施例では接着剤を介して熱圧着す
る方法をとった。但し、例えばワニス状のポリマー前駆
体を塗膜し、熱硬化させるという他の方法を用いても構
わない。本実施例の利点としては、モジュール組立前に
予め気密窓に貼付することで、モジュールパッケージ組
立工程が容易化・短縮化されることが挙げられる。光学
系の条件は図１と同様であるため、温度変化による光軸
の位置ずれ量も同じく約１．２μｍであり、この位置ず
れをキャンセルする窓４の形状も図１と同一となる。

【００３６】このような光伝送モジュールを用いること
により、図１の実施例と同様、トラッキングエラーの発
生を補正し、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提
供することができる。

【００３７】次に、本発明の第３の実施例について、図
３を用いて説明する。図３は本発明による光伝送モジュ
ールの第３の実施例を示す断面側面図である。本実施例
においても、基本的な構造は図１と同様であるが、レン
ズ２に非球面レンズを用いていること、また屈折率の温
度変化の大きい部材からなる窓４にくさび型プリズム４
ｂを用いていることが異なる。非球面レンズ２ａは、
１．５ｍｍφ、焦点距離０．８ｍｍ、半導体レーザ１と
レンズ２表面の光学的距離（作動距離）は０．６ｍｍ、
レンズ２表面と光ファイバ３の光学的距離は４．７ｍｍ
としている。この光学系の場合、モジュール温度が２５
℃から８５℃に上昇したときの集束光と結像部と光ファ
イバとの光軸垂直位置ずれは約２．５μｍと見積もられ
る。この位置ずれをキャンセルできるくさび型プリズム
４ｂの形状として、くさび角８°、厚み１．７ｍｍ、な
らびにプリズムと光ファイバ間光学的距離１ｍｍを選定
した（図９参照）。

【００３８】本実施例による効果は、上述の実施例と同
様であり、トラッキングエラーの発生を補正し、安定で
信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができ
る。

【００３９】最後に、本発明の第４の実施例について、
図４を用いて説明する。図４は本発明による光伝送モジ
ュールの第４の実施例を示す断面側面図である。本実施
例の光学系も、半導体レーザ１、レンズ２、光ファイバ
３により構成され、レンズ２と光ファイバ３との間に屈
折率の温度変化の大きい部材からなる窓４が設けられて
いる。本実施例の他との違いは、半導体レーザ１とレン
ズ２が固定されたサブアセンブリ１２を搭載したステム
１３を、ペルチェクーラー１７によって温度一定にする
機構を有している点である。半導体レーザ１には、Ｉｎ
ＰからなるＤＦＢレーザを用いている。レンズ２は、焦
点距離０．８ｍｍの非球面レンズを用いている。半導体
レーザ１とレンズ２表面の光学的距離（作動距離）は
０．６ｍｍ、レンズ２の表面と光ファイバ３の光学的距
離は４．７ｍｍとしている。光伝送モジュールを動作さ
せても、半導体レーザ１及びレンズ２は温度一定である
ため、第１の実施例のような半導体レーザ１とレンズ２
との位置ずれに起因する光軸ずれは発生しない。しかし
ながら、サブアセンブリ１２の温度が一定になる一方、
モジュールパッケージ１４は約８５℃まで上昇するため
熱膨張を起こし、モジュールに固定される光ファイバ３
と、熱膨張を起こさないステム１３に搭載された半導体
レーザ１から出射される光との間で位置ずれを起こす。
但し、この場合は、モジュールパッケージ部材の熱膨張
係数のみならず、モジュールパッケージ１４の形態やモ
ジュールパッケージ１４を固定する台座の材料や固定方
法によって位置ずれ量が変動するため、単純な計算では
位置ずれ量を見積もることができない。本実施例では、
実測の結果、窓４がない場合の光軸と光ファイバの位置
ずれ量は約１μｍであった。

【００４０】窓４として、平行平板４ａを用いた場合、
２５℃から８５℃への温度変化で１μｍ変動する条件と
して、傾き角８°、厚み１．５ｍｍを選定した。屈折率
温度変化の大きい部材からなる窓４の設置方法について
は、上述のくさび形プリズム状の窓や気密窓に貼付する
方法を用いても構わない。

【００４１】このような形態をとることにより、他の実
施例と同様、トラッキングエラーの発生を補正し、安定
で信頼度の高い光伝送モジュールを提供することができ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、温
度上昇に起因するトラッキングエラーを補正することが
でき、安定で信頼度の高い光伝送モジュールを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光伝送モジュールの第１の実施例
を示す断面側面図である。

【図２】本発明による光伝送モジュールの第２の実施例
を示す断面側面図である。

【図３】本発明による光伝送モジュールの第３の実施例
を示す断面側面図である。

【図４】本発明による光伝送モジュールの第４の実施例
を示す断面側面図である。

【図５】本発明の原理を説明するための光伝送モジュー
ルの光学系の側面図である。本発明に係る光伝送モジュ
ールの光結合系の概念を示す図である。

【図６】平行平板を使用した場合の温度変化に対する光
軸のシフト量を示す特性図である。

【図７】平行平板を使用した場合の温度変化に対する光
軸のシフト量を示す他の特性図である。

【図８】本発明の他の原理を説明するための光伝送モジ
ュールの光学系の側面図である。

【図９】くさび型プリズムを使用した場合の温度変化に
対する光軸のシフト量を示す更に他の特性図である。

【図１０】くさび型プリズムを使用した場合の温度変化
に対する光軸のシフト量を示す他の特性図である。

【図１１】光伝送モジュールの一部断面側面図及び光結
合系の側面図である。

【符号の説明】

１…半導体レーザ、２、２ａ…レンズ、３…光ファイ
バ、４…屈折率の温度変化の大きい部材からなる位置ず
れ補正窓、４ａ…平行平板、４ｂ…くさび型プリズム、
１１…フォトダイオード、１２…サブアセンブリ、１３
…ステム、１４…モジュールパッケージ、１５…気密
窓、１７…ペルチェクーラー。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子と光ファイバとレンズを有し、該
   発光素子からの光を該レンズにより集光して該光ファイ
   バに光結合させる光伝送モジュールであって、光伝送モ
   ジュールの温度変化に起因して発生される該レンズから
   出射される集束光の結像部と光ファイバ端部との位置ず
   れを補正する手段を備えたことを特徴とする光伝送モジ
   ュール。
2. 【請求項２】請求項１記載の光伝送モジュールにおい
   て、該位置ずれ補正手段は、該レンズと該光ファイバと
   の光軸間に、屈折率温度変化の絶対値が２×１０
   ^−５（１／℃）以上である部材を設置することを特徴と
   する光伝送モジュール。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の光伝送モジュールに
   おいて、該位置ずれ補正手段は、シリコン系樹脂、エポ
   キシ系樹脂、ポリイミドおよびこれらを主成分とするも
   ののいずれかで構成されていることを特徴とする光伝送
   モジュール。
4. 【請求項４】請求項１、２又は３記載の光伝送モジュー
   ルにおいて、該位置ずれ補正手段は、平行平板又はくさ
   び形プリズムのいれかであることを特徴とする光伝送モ
   ジュール。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の光伝送
   モジュールにおいて、該位置ずれ補正手段はモジュール
   パッケージ内を気密する気密窓に貼付されていることを
   特徴とする光伝送モジュール。
6. 【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の光伝送
   モジュールを構成要素とする光通信システム。