JP2004093742A - Multi-port optical module - Google Patents

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JP2004093742A JP2002252822A JP2002252822A JP2004093742A JP 2004093742 A JP2004093742 A JP 2004093742A JP 2002252822 A JP2002252822 A JP 2002252822A JP 2002252822 A JP2002252822 A JP 2002252822A JP 2004093742 A JP2004093742 A JP 2004093742A
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Kaoru Yoshino
吉野 薫
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a multi-port optical module that can be manufactured at a low cost using conventional production equipment and members and also in a short development period of time. <P>SOLUTION: The multi-port optical module is composed of a package 2 in which two optical input/output ports 10 are provided on the opposing side faces and a cover 8 which hermetically seals the package 2. In addition, an optical input/output port 15 is installed on the cover 8 nearly vertically to the light propagating direction of the optical input/output ports 10 provided in the package 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信や計測に用いられる多ポート光モジュールに関し、光信号で別の光信号を制御するような光−光制御型の素子のモジュール化や、光信号を分岐・結合させる光合分岐回路のモジュール化に有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来の高速光変調器モジュールの構造を示し、(a)は上面からの構造図、(b)は側面からの構造図である。
なお、内部構造がわかりやすいように、中心線より左側を断面図とし、右側を外観図とした。
【0003】
図4では、2つの光の入出力ポートを有する光モジュールとして、量子閉じ込めシュタルク効果を用いた電界吸収型の半導体光変調器(EAM)素子45を有する高速光変調器モジュール41を示した。高速光変調器モジュール41は、金属製の箱型のパッケージ42の内部に、EAM素子45を保持するサブマウント44を有しており、EAM素子45を冷却するペルチェクーラー43を介して、パッケージ42の底部に取付けられている。EAM素子45は、素子サイズが数100μm角と小さく、しかも、その両端において、高効率の光学結合をしなければならない。そのため、サブマウント44は、図4に示すような逆T字形の形状をしており、その中央の凸部の突端にEAM素子45を搭載している。又、その凸部の両側には、EAM素子45に近接して第1レンズ46が設けられており、レンズホルダ47を介してサブマウント44に固定されている。
【0004】
パッケージ42は、その上部から気密封止用の蓋48が溶接されて封止されている。パッケージ42の両側面にはEAM用の光入出力ポート50が設けられており、パッケージ42の気密封止のため、パッケージ42の光入出力ポート50側の側面には、気密封止用のガラス窓49が設けられている。光入出力ポート50は、EAM用光ファイバ53をパッケージ42内部のEAM素子45と光学結合させる第2レンズ51を有しており、EAM用光ファイバ53は、フェルールカラー52により固定されている。
【0005】
高速光変調器モジュール41は、蓋48により封止された後、パッケージ42側面の気密封止用のガラス窓49を通して、第2レンズ51と光ファイバ53をそれぞれ光学調心してから固定して組み立てられている。各光入出力ポート50に対して、各2枚のレンズを用いるのは製造上の歩留りを上げるためと光学結合の安定性を確保するためである。
【0006】
パッケージ42の内部には、EAM素子45を制御する高周波配線基板55が設けられており、EAM素子45を制御する電気信号は、パッケージ42の他の側面に設けられた複数の電気端子54の一部を通して、高周波配線基板55からEAM素子45へ加えられる。
【0007】
図4に示したように、従来、光変調器モジュールの駆動は、外部からの電気信号を、パッケージ内部の光変調器素子に加えて制御していた。しかし、超高速の電気信号を伝達させるためには、インピーダンス整合を取るのが難しく、又、100GHzを超える電気信号の場合、電気信号自体の発生も困難になるため、電気的な面で速度に限界があった。
【0008】
この電気的速度の限界を超えるため、光変調器素子の制御を光信号で行う光−光制御型の素子も開発されている。その一例としてフォトダイオード(PD)とEAMをモノリシック集積したPD−EAM素子がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このPD−EAM素子を使うためには、3つの光入出力ポートが必要であり、3つの光入出力ポートを1つのパッケージにモジュール化するのが極めて難しい。
【0010】
具体的には、小さな光素子に対して、3つの光入出力ポートを、各々光学結合を取って固定する必要があり、全ての光入出力ポートの高効率の光学結合は、技術的に困難である。又、それに加えて、第3の光入出力ポートを側面へ設置するには、パッケージがかなり大形で特殊な物になるため、それを組み立てる組立装置や組立治具もそれ専用に開発せねばならなくなり、多大な製造コストが必要となる。
【0011】
上記問題があるため、PD−EAM素子を用いた光変調器モジュールは、実験的には先球ファイバなどを用いることで、素子の特性評価は行われてきたが、実用的なモジュール化は未だ実現されていない。
【0012】
一方、その他に3つ以上の多ポートの光入出力ポートを必要とする光デバイスモジュールとして、偏波合成器や波長多重(WDM)用合分波器、光合分岐回路等がある。これらのモジュールではコリメート型の光学系を用いることが多く、上記の光半導体素子との光学結合とは違い、回路のサイズも大きめで比較的光学結合の許容値(トレランス)が緩やかであるため、技術的な困難さは小さく、従来からパッケージの側面に3ポート以上の光入出力ポートを配置する構成で実現されてきた。
【0013】
しかしながら、3ポート以上の光入出力ポートを有するパッケージは必然的にサイズが大きくなるため、それぞれ専用に設計され、その保持方法も特殊にならざるを得ない。したがって、組立装置や治具も基本的に専用化されており、他品種への転用は困難であった。そのため、よほど単品で数がでないとコスト高にならざるを得なかった。
【0014】
さらにそういった特殊なパッケージの設計・製作、そして製造装置をそのパッケージに対応させるには、非常に時間とコストがかかるために、即時の仕様変更には対応できなかった。
【0015】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、従来の製造設備や部材を活用して低コスト、かつ、短い開発期間で製造できる多ポート光モジュールを提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の請求項1に係る多ポート光モジュールは、少なくとも2つの光の入出力ポートが設けられたパッケージと、前記パッケージの気密封止を行う蓋とを有し、更に、少なくとも1つの光の入出力ポートが前記蓋に設けられたことを特徴とする。
【0017】
上記課題を解決する本発明の請求項2に係る多ポート光モジュールは、2つの光の入出力ポートが対面する側面に設けられたパッケージと、前記パッケージの気密封止を行う蓋とを有し、少なくとも1つの光の入出力ポートが、前記パッケージに設けられた光の入出力ポートの光の伝播方向に対して略垂直方向になるように、前記蓋に設けられたことを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施形態の一例を示す多ポート光モジュールの構造であり、(a)は上面からの構造図、(b)は側面からの構造図である。
なお、内部構造がわかりやすいように、中心線より左側を断面図とし、右側を外観図とした。
【0019】
図1では、多ポート光モジュールとして、PD−EAM素子5を用いた光−光制御素子モジュール1を示した。PD−EAM素子5は、EAM部分では従来のEAM素子と同様、素子基板に平行な方向に光信号を入出力し、PD部分では素子基板に垂直な方向から光信号を入力するものである。
【0020】
光−光制御素子モジュール1は、金属製の箱型のパッケージ2の内部に、PD−EAM素子5を保持するサブマウント4を有しており、PD−EAM素子5を冷却するペルチェクーラー3を介して、パッケージ2の底部に取付けられている。PD−EAM素子5も、素子サイズが小さく、その両端において、高効率の光学結合をしなければならない。そのため、サブマウント4は、逆T字形の形状をしており、その中央の凸部の突端にPD−EAM素子5を搭載している。又、その凸部の両側には、PD−EAM素子5に近接して第1レンズ6が設けられており、レンズホルダ7を介してサブマウント4に固定されている。
【0021】
パッケージ2の側面には、それぞれEAM用の光入出力ポート10が設けられており、光−光制御素子モジュール1では、2つの光入出力ポート10が、パッケージ2の長手方向において、対面するように設けられている。又、パッケージ2の気密封止のため、パッケージ2の光入出力ポート10の内面側には、気密封止用のガラス窓9が設けられている。光入出力ポート10は、EAM用光ファイバ13をパッケージ2内部のPD−EAM素子5と光学結合させる第2レンズ11を有しており、EAM用光ファイバ13は、フェルールカラー12により固定されている。
【0022】
パッケージ2は、その上部から気密封止用の蓋8が溶接されて封止されている。蓋8にも、光の入出力ポートとして、PD用の光入出力ポート15が設けられており、パッケージ2の気密封止のため、蓋8の光入出力ポート15の内面側にも、気密封止用のガラス窓9が設けられている。光入出力ポート15は、光入出力ポート10と同様な構成であり、PD用光ファイバ18をパッケージ2内部のPD−EAM素子5と光学結合させるPD用レンズ16を有しており、PD用光ファイバ18は、フェルールカラー17により固定されている。この光入出力ポート15は、パッケージ2に設けられた光入出力ポート10の光の伝播方向に対して略垂直方向になるように設けられている。
【0023】
パッケージ2の他の側面には、複数の電気端子14が設けられており、パッケージ2内部に設けられたPD−EAM素子5のPD部分、EAM部分やペルチェクーラー3等に、電気端子14を通して電気を供給している。光入出力ポート15から光信号を供給することで、PD−EAM素子5内部のPD素子を制御しており、そのPD素子からPD−EAM素子5内部のEAM素子を制御する信号が供給されている。
【0024】
光−光制御素子モジュール1の組立は、EAM用光ファイバ13を固定する所までは、従来と全く同じ手順・装置で行う。つまり、パッケージ2内部にPD−EAM素子5、第1レンズ6等を取付けた後、蓋8により封止し、その後、パッケージ2側面の気密封止用のガラス窓9を通して、第2レンズ11と光ファイバ13をそれぞれ光学調心して、組み立てている。なお、各光入出力ポート10に対して、2枚のレンズを用いるのは製造上の歩留りを上げるためと光学結合の安定性を確保するためである。
【0025】
パッケージ2も、EAM素子45を用いた従来の高速光変調器モジュール41用のパッケージ42(図4参照)と同じものである。従って、従来と同じ手順・装置で組立、調整が行なえるため、EAM用光入出力ポート10での第2レンズ11やEAM用光ファイバ13の固定精度は、従来と同等の性能が確保できる。なお、この組み立て手順を、EAM用光ファイバ13を固定した後、蓋8を固定する手順に変更すると、EAM用光入出力ポート10に対するPD−EAM素子5の光軸トレランスは非常に厳しいため、蓋8を固定する際に光軸がずれる可能性があり、歩留りが悪くなるおそれがある。又、蓋8は従来の装置で使用できるように、外部に出っ張りの無いように設計する必要がある。
【0026】
最後にPD用光入出力ポート15の接合を、専用の組立治具または装置を用いて行なう。この時、PD−EAM素子5内部のPD部分の受光電流を測定しながら、PD用レンズ16とPD用光ファイバ18の光軸調整を行って、順次固定して組立を完成する。PD用光入出力ポート15のPD用レンズ16、PD用光ファイバ18の光学結合の光軸トレランスは、EAM用光入出力ポート10のEAM用レンズ11、EAM用光ファイバ13の光学結合の光軸トレランスよりかなり緩やかであるため、組立にそれほど精密な装置を必要とせず、比較的安価な装置、もしくは治具の変更で対応できる。
【0027】
レンズやファイバ等を固定するには、強度や安定性・生産性の点から最近では一般にYAGレーザ溶接が用いられ、その際のYAGレーザの溶接深さとしては通常200〜400μmになる。そのため、蓋8の厚さは0.5mm以上が望ましい。
【0028】
又、蓋8の材質は、一般的なパッケージがアルミナに近い線膨張係数をもった鉄−ニッケル系の合金でできていることが多いため、蓋8も線膨張係数を合わせて鉄−ニッケル系の合金を用いるか、又は、特に蓋8からも放熱させる必要があれば、線膨張係数が鉄−ニッケル系の合金に近く、熱伝導率の高い銅タングステンやモリプデン系の合金も使用可能である。
【0029】
なお、使用条件や光軸トレランスが厳しくない光モジュールの場合には、線膨張係数がやや大きくなるがより安価なステンレス合金でも十分である。
【0030】
図2は、本発明に係る多ポート光モジュールの基板実装の一例を示す配置図である。
【0031】
図1にて示した光−光制御素子モジュール1は、蓋8からも光入出力ポート15が突出しているため、現実的な光モジュール搭載方法であるプリント基板19への実装は困難と思われる。しかしながら、図2に示すように、光−光制御素子モジュール1にLアングル21に取り付けて、EAM用光ファイバ13やPD用光ファイバ18が、プリント基板19と平行になるように搭載することで解決できる。光−光制御素子モジュール1をプリント基板19に搭載することにより、光−光制御素子モジュール1の電気端子14を、はんだ20を用いてプリント基板19に配線することができる。又、Lアングル21を、ねじ22を用いて固定することで、光−光制御素子モジュール1をプリント基板19にしっかり固定することができる。Lアングル21の形状を工夫することで、光−光制御素子モジュール1の放熱用フィンとして兼用することもできる。
【0032】
図3は、本発明の実施形態の他の一例を示す多ポート光モジュールの側面からの構造図である。
なお、内部構造がわかりやすいように、中心線より左側を断面図とし、右側を外観図とした。
【0033】
図3では、多ポート光モジュールとして、光信号の一部を分離/合成するための光合分岐回路(光Add−drop回路)を有する光合分岐回路モジュール30を示した。
【0034】
光合分岐回路モジュール30は、金属製の箱型のパッケージ31の内部に、光信号の一部を分離/合成するビームスプリッタ33を複数(図3では2つ)有しており、ビームスプリッタ33を保持するサブマウント32を介して、パッケージ31の底部に取付けられている。ビームスプリッタ33は、パッケージ31内部の長手方向に、同じ光軸上になるように配置されており、更に、その両側端部のパッケージ31内部には、レンズホルダ36に保持されたコリメートレンズ37が設けられている。
【0035】
パッケージ31の側面には、それぞれ光入出力ポート38aが設けられており、光合分岐回路モジュール30では、2つの光入出力ポート38aが、パッケージ31の長手方向において、対面するように設けられている。光入出力ポート38aでは、光ファイバ40がフェルールカラー39により固定されている。光ファイバ40からの光信号は、コリメートレンズ37によりビームスプリッタ33に収束される。
【0036】
パッケージ31は、その上部から気密封止用の蓋34が溶接されて封止されている。蓋34にも、光の入出力ポートとして、光入出力ポート38bが複数(図3では2つ)設けられており、パッケージ31の気密封止のため、蓋34の光入出力ポート38bの内面側には、気密封止用のガラス窓35が設けられている。光入出力ポート38bは、光ファイバ40をパッケージ31内部のビームスプリッタ33と光学結合させるコリメートレンズ37を有しており、光ファイバ40は、フェルールカラー39により固定されている。
【0037】
光の合分岐数は使う場所によって必要な数が異なるため、従来の光合分岐回路モジュールでは、分岐数ごとにパッケージを作製して、光モジュールとして組み立てる必要があった。しかしながら、本発明に係る多ポート光モジュールを用いる場合、分岐数に合わせて蓋34のみを変更することで、ポート数の増減に簡単に対応できる。そのため、基本パッケージの共用化が可能となり、大幅なコストダウンができ、かつ仕様変更にも迅速に対応することができる。
【0038】
なお、ここで注意しなければならないのは、蓋34とパッケージ31の線膨張係数の差である。例えば、分岐数を非常に多くして、対面するポート間の最大距離が50mmになった場合、線膨張係数の差が10ppm/℃程度(例えば鉄−ニッケルーコバルト合金のパッケージとSUS304の蓋の組合せ)あるとすると、一般的な光部品の温度保証範囲として100℃は要求されるので、それによるポート間距離の変化は最大100μmになる。従ってこのような場合には基本的に同じ材質を選ぶ必要がある。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1又は請求項2に係る発明によれば、少なくとも2つの光の入出力ポートが設けられたパッケージと、前記パッケージの気密封止を行う蓋とを有し、更に、少なくとも1つの光の入出力ポートが前記蓋に設けられたので、多ポートの光入出力ポートを有する光素子モジュールを、従来の製造設備を使って低コストに実現できる。又、多ポートを有する光デバイスに広く応用可能であり、実施例の他、光スイッチ、光合分波器、光遅延回路などへの適用も可能である。更に、光ポートもファイバ出力に限らず直接PDやLD/LEDを搭載して結合させることも可能である。本発明は特注品や試作品など少量多品種の生産には特に有効であり、従来の製造設備を用いることで生産性良く経済的に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の一例を示す多ポート光モジュールの構造であり、(a)は上面からの構造図、(b)は側面からの構造図である。
【図2】本発明に係る多ポート光モジュールの基板実装の一例を示す配置図である。
【図3】本発明の実施形態の他の一例を示す多ポート光モジュールの側面からの構造図である。
【図4】従来の高速光変調器モジュールの構造を示し、(a)は上面からの構造図、(b)は側面からの構造図である。
【符号の説明】
1  光−光制御素子モジュール
2  パッケージ
3  ペルチェクーラー
4  サブマウント
5  PD−EAM素子
6  第1レンズ
7  レンズホルダ
8  蓋
9  気密封止用ガラス窓
10 EAM用光入出力ポート
11 第2レンズ
12 フェルールカラー
13 EAM用光ファイバ
14 電気端子
15 PD用光入出力ポート
16 PD用レンズ
17 フェルールカラー
18 PD用光ファイバ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-port optical module used for optical communication and measurement, which is a modularization of a light-light control type element that controls another optical signal with an optical signal, and an optical combining / branching that branches and combines optical signals. This is useful for circuit modularization.
[0002]
[Prior art]
4A and 4B show the structure of a conventional high-speed optical modulator module. FIG. 4A is a structural view from the top, and FIG. 4B is a structural view from the side.
To facilitate understanding of the internal structure, the left side of the center line is a sectional view, and the right side is an external view.
[0003]
FIG. 4 shows a high-speed optical modulator module 41 having an electro-absorption type semiconductor optical modulator (EAM) element 45 using the quantum confined Stark effect as an optical module having two light input / output ports. The high-speed optical modulator module 41 has a submount 44 for holding an EAM element 45 inside a box-shaped package 42 made of metal, and a package 42 via a Peltier cooler 43 for cooling the EAM element 45. It is attached to the bottom. The EAM element 45 has a small element size of several hundred μm square, and must have efficient optical coupling at both ends. Therefore, the submount 44 has an inverted T-shape as shown in FIG. 4, and the EAM element 45 is mounted on the protruding end of the central convex portion. In addition, a first lens 46 is provided on both sides of the convex portion near the EAM element 45, and is fixed to the submount 44 via a lens holder 47.
[0004]
The package 42 is sealed by welding a lid 48 for hermetic sealing from above. Optical input / output ports 50 for EAM are provided on both side surfaces of the package 42, and glass for airtight sealing is provided on the side surface of the package 42 on the optical input / output port 50 side for airtight sealing. A window 49 is provided. The optical input / output port 50 has a second lens 51 for optically coupling the EAM optical fiber 53 with the EAM element 45 inside the package 42, and the EAM optical fiber 53 is fixed by a ferrule collar 52.
[0005]
After being sealed by the lid 48, the high-speed optical modulator module 41 is assembled by optically aligning the second lens 51 and the optical fiber 53 through a glass window 49 for hermetic sealing on the side surface of the package 42, and then fixing them. ing. The use of two lenses for each optical input / output port 50 is to increase the production yield and to ensure the stability of optical coupling.
[0006]
A high-frequency wiring board 55 for controlling the EAM element 45 is provided inside the package 42, and an electric signal for controlling the EAM element 45 is transmitted to one of a plurality of electric terminals 54 provided on the other side of the package 42. The signal is applied from the high-frequency wiring board 55 to the EAM element 45 through the section.
[0007]
As shown in FIG. 4, conventionally, the driving of the optical modulator module has been controlled by adding an external electric signal to the optical modulator element inside the package. However, in order to transmit an ultra-high-speed electrical signal, it is difficult to achieve impedance matching, and in the case of an electrical signal exceeding 100 GHz, it becomes difficult to generate the electrical signal itself. There was a limit.
[0008]
In order to exceed the limit of the electric speed, a light-light control type element in which an optical modulator element is controlled by an optical signal has been developed. One example is a PD-EAM element in which a photodiode (PD) and an EAM are monolithically integrated.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to use this PD-EAM element, three optical input / output ports are required, and it is extremely difficult to modularize the three optical input / output ports into one package.
[0010]
Specifically, it is necessary to fix each of the three optical input / output ports with respect to a small optical element by optically coupling them, and it is technically difficult to achieve efficient optical coupling of all the optical input / output ports. It is. In addition, in order to install the third optical input / output port on the side, the package is quite large and special, so an assembly device and an assembly jig for assembling it must be developed exclusively for it. And a large production cost is required.
[0011]
Due to the above problem, the characteristics of the optical modulator module using the PD-EAM element have been experimentally evaluated by using a hemispherical fiber or the like, but a practical module has not been developed yet. Not realized.
[0012]
On the other hand, other optical device modules requiring three or more multi-port optical input / output ports include a polarization combiner, a wavelength division multiplexing (WDM) multiplexer / demultiplexer, an optical multiplexer / demultiplexer, and the like. In these modules, a collimated optical system is often used, and unlike the optical coupling with the optical semiconductor element described above, the circuit size is large and the tolerance of optical coupling (tolerance) is relatively low. The technical difficulty is small, and it has been conventionally realized by a configuration in which three or more optical input / output ports are arranged on the side surface of the package.
[0013]
However, a package having three or more optical input / output ports is inevitably large in size. Therefore, each package is exclusively designed, and its holding method must be special. Therefore, assembling apparatuses and jigs are also basically dedicated, and it has been difficult to convert them to other types. For this reason, the cost must be increased unless the number of individual products is very large.
[0014]
Furthermore, it took a lot of time and cost to design and manufacture such a special package and adapt the manufacturing equipment to the package, so it was not possible to respond to an immediate specification change.
[0015]
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a multi-port optical module that can be manufactured at low cost and with a short development period by utilizing conventional manufacturing equipment and members.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The multiport optical module according to claim 1 of the present invention that solves the above problem has a package provided with at least two light input / output ports, and a lid that hermetically seals the package, At least one light input / output port is provided on the lid.
[0017]
According to another aspect of the present invention, there is provided a multi-port optical module including: a package provided on a side face facing two light input / output ports; and a lid for hermetically sealing the package. The at least one light input / output port is provided on the lid so as to be substantially perpendicular to the light propagation direction of the light input / output port provided on the package.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIGS. 1A and 1B show a structure of a multi-port optical module showing an example of an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a structural view from the top, and FIG. 1B is a structural view from the side.
To facilitate understanding of the internal structure, the left side of the center line is a sectional view, and the right side is an external view.
[0019]
FIG. 1 shows an optical-optical control element module 1 using a PD-EAM element 5 as a multi-port optical module. The PD-EAM element 5 inputs and outputs an optical signal in a direction parallel to the element substrate in the EAM part, like the conventional EAM element, and inputs an optical signal in a direction perpendicular to the element substrate in the PD part.
[0020]
The light-light control element module 1 has a submount 4 for holding a PD-EAM element 5 inside a metal box-shaped package 2, and a Peltier cooler 3 for cooling the PD-EAM element 5. The package 2 is attached to the bottom of the package 2. The PD-EAM element 5 also has a small element size, and must have high-efficiency optical coupling at both ends. Therefore, the submount 4 has an inverted T-shape, and the PD-EAM element 5 is mounted on the protruding end of the central convex portion. A first lens 6 is provided on both sides of the convex portion close to the PD-EAM element 5, and is fixed to the submount 4 via a lens holder 7.
[0021]
EAM optical input / output ports 10 are provided on the side surfaces of the package 2, respectively. In the light-light control element module 1, the two optical input / output ports 10 face each other in the longitudinal direction of the package 2. It is provided in. A glass window 9 for hermetic sealing is provided on the inner surface side of the optical input / output port 10 of the package 2 for hermetic sealing of the package 2. The optical input / output port 10 has a second lens 11 for optically coupling the EAM optical fiber 13 with the PD-EAM element 5 inside the package 2, and the EAM optical fiber 13 is fixed by a ferrule collar 12. I have.
[0022]
The package 2 is sealed by welding a lid 8 for hermetic sealing from above. The lid 8 is also provided with a light input / output port 15 for PD as a light input / output port. To hermetically seal the package 2, a light input / output port 15 A glass window 9 for hermetic sealing is provided. The optical input / output port 15 has the same configuration as the optical input / output port 10, and has a PD lens 16 for optically coupling the PD optical fiber 18 with the PD-EAM element 5 inside the package 2. The optical fiber 18 is fixed by the ferrule collar 17. The light input / output port 15 is provided so as to be substantially perpendicular to the light propagation direction of the light input / output port 10 provided in the package 2.
[0023]
A plurality of electric terminals 14 are provided on the other side surface of the package 2. Has been supplied. By supplying an optical signal from the optical input / output port 15, the PD element inside the PD-EAM element 5 is controlled, and a signal for controlling the EAM element inside the PD-EAM element 5 is supplied from the PD element. I have.
[0024]
The assembly of the light-light control element module 1 is performed in exactly the same procedure and apparatus as before until the EAM optical fiber 13 is fixed. That is, after the PD-EAM element 5, the first lens 6, and the like are mounted inside the package 2, the package is sealed with the lid 8, and then the second lens 11 is connected to the second lens 11 through the hermetic sealing glass window 9 on the side surface of the package 2. The optical fibers 13 are optically aligned and assembled. The reason why two lenses are used for each optical input / output port 10 is to increase the production yield and to ensure the stability of optical coupling.
[0025]
The package 2 is the same as the package 42 (see FIG. 4) for the conventional high-speed optical modulator module 41 using the EAM element 45. Therefore, assembling and adjustment can be performed by the same procedure and apparatus as in the related art, and the same precision as in the related art can be secured for the fixing accuracy of the second lens 11 and the EAM optical fiber 13 at the EAM optical input / output port 10. If this assembling procedure is changed to a procedure of fixing the lid 8 after fixing the EAM optical fiber 13, the optical axis tolerance of the PD-EAM element 5 with respect to the EAM optical input / output port 10 is extremely strict. When fixing the lid 8, the optical axis may be shifted, and the yield may be deteriorated. Further, the lid 8 must be designed so as not to protrude outside so that it can be used in a conventional device.
[0026]
Finally, the PD optical input / output port 15 is joined using a dedicated assembly jig or device. At this time, the optical axes of the PD lens 16 and the PD optical fiber 18 are adjusted while measuring the light receiving current of the PD portion inside the PD-EAM element 5, and are sequentially fixed to complete the assembly. The optical axis tolerance of the optical coupling of the PD lens 16 and the PD optical fiber 18 of the PD optical input / output port 15 is the optical coupling tolerance of the EAM lens 11 and the EAM optical fiber 13 of the EAM optical input / output port 10. Since it is much slower than the shaft tolerance, it does not require very precise equipment for assembly, and can be dealt with by relatively inexpensive equipment or changing jigs.
[0027]
In order to fix a lens, a fiber or the like, YAG laser welding is generally used recently from the viewpoint of strength, stability and productivity, and the welding depth of the YAG laser at that time is usually 200 to 400 μm. Therefore, the thickness of the lid 8 is desirably 0.5 mm or more.
[0028]
In addition, since the material of the lid 8 is generally made of an iron-nickel alloy having a linear expansion coefficient close to that of alumina, the lid 8 is also made of an iron-nickel alloy having the same linear expansion coefficient. Or if it is necessary to dissipate heat especially from the lid 8, a copper-tungsten or molybdenum-based alloy having a coefficient of linear expansion close to that of an iron-nickel-based alloy and having a high thermal conductivity can also be used. .
[0029]
In the case of an optical module in which the operating conditions and the optical axis tolerance are not strict, a less expensive stainless steel alloy suffices although the coefficient of linear expansion is slightly larger.
[0030]
FIG. 2 is a layout diagram showing an example of mounting a multi-port optical module on a substrate according to the present invention.
[0031]
Since the light-light control element module 1 shown in FIG. 1 has the light input / output port 15 protruding from the lid 8, it is considered difficult to mount the light-light control element module 1 on the printed circuit board 19, which is a realistic method for mounting an optical module. . However, as shown in FIG. 2, the light-light control element module 1 is attached to the L angle 21, and the EAM optical fiber 13 and the PD optical fiber 18 are mounted so as to be parallel to the printed circuit board 19. Solvable. By mounting the light-light control element module 1 on the printed circuit board 19, the electric terminals 14 of the light-light control element module 1 can be wired to the printed circuit board 19 using the solder 20. Further, by fixing the L angle 21 using the screw 22, the light-light control element module 1 can be firmly fixed to the printed circuit board 19. By devising the shape of the L-angle 21, it can also be used as a heat-radiating fin of the light-light control element module 1.
[0032]
FIG. 3 is a side view of a multi-port optical module showing another example of the embodiment of the present invention.
To facilitate understanding of the internal structure, the left side of the center line is a sectional view, and the right side is an external view.
[0033]
FIG. 3 shows an optical multiplexing / branching circuit module 30 having an optical multiplexing / branching circuit (optical Add-drop circuit) for separating / combining a part of an optical signal as a multi-port optical module.
[0034]
The optical coupling / branching circuit module 30 has a plurality (two in FIG. 3) of beam splitters 33 for separating / combining a part of an optical signal inside a metal box-shaped package 31. It is attached to the bottom of the package 31 via a holding submount 32. The beam splitters 33 are arranged on the same optical axis in the longitudinal direction inside the package 31, and further, inside the package 31 on both side ends thereof, a collimating lens 37 held by a lens holder 36 is provided. Is provided.
[0035]
Optical input / output ports 38a are provided on the side surfaces of the package 31, respectively. In the optical coupling / branching circuit module 30, two optical input / output ports 38a are provided so as to face each other in the longitudinal direction of the package 31. . In the optical input / output port 38a, the optical fiber 40 is fixed by a ferrule collar 39. The optical signal from the optical fiber 40 is converged on the beam splitter 33 by the collimator lens 37.
[0036]
The package 31 is sealed by welding a lid 34 for hermetic sealing from above. The lid 34 is also provided with a plurality of (two in FIG. 3) light input / output ports 38b as light input / output ports, and the inner surface of the light input / output port 38b of the cover 34 for hermetic sealing of the package 31. On the side, a glass window 35 for hermetic sealing is provided. The optical input / output port 38b has a collimator lens 37 for optically coupling the optical fiber 40 with the beam splitter 33 inside the package 31. The optical fiber 40 is fixed by a ferrule collar 39.
[0037]
Since the required number of light multiplexing / branching varies depending on the place where it is used, in the conventional optical multiplexing / branching circuit module, it is necessary to manufacture a package for each branching number and assemble it as an optical module. However, when using the multi-port optical module according to the present invention, it is possible to easily cope with an increase or decrease in the number of ports by changing only the lid 34 according to the number of branches. Therefore, it is possible to share the basic package, to greatly reduce the cost, and to quickly respond to a specification change.
[0038]
What should be noted here is the difference between the linear expansion coefficients of the lid 34 and the package 31. For example, when the number of branches is very large and the maximum distance between the facing ports is 50 mm, the difference in linear expansion coefficient is about 10 ppm / ° C. (for example, the package of the iron-nickel-cobalt alloy and the lid of SUS304). If such a combination exists, 100 ° C. is required as a temperature guarantee range of a general optical component, so that the change in the distance between the ports becomes 100 μm at the maximum. Therefore, in such a case, it is basically necessary to select the same material.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the first or second aspect of the present invention, there is provided a package provided with at least two light input / output ports, and a lid for hermetically sealing the package, Since at least one light input / output port is provided on the lid, an optical element module having a multiport light input / output port can be realized at low cost using conventional manufacturing equipment. Further, the present invention can be widely applied to an optical device having multiple ports, and can be applied to an optical switch, an optical multiplexer / demultiplexer, an optical delay circuit, and the like in addition to the embodiment. Further, the optical port is not limited to the fiber output, and it is also possible to directly mount and couple a PD or LD / LED. The present invention is particularly effective for the production of small lots and many kinds of products such as custom-made products and prototypes, and can be economically produced with good productivity by using conventional production equipment.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show a structure of a multi-port optical module showing an example of an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a structural view from the top, and FIG.
FIG. 2 is a layout view showing an example of mounting a multi-port optical module on a substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a structural view from the side of a multi-port optical module showing another example of the embodiment of the present invention.
4A and 4B show the structure of a conventional high-speed optical modulator module, wherein FIG. 4A is a structural view from the top, and FIG. 4B is a structural view from the side.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light-light control element module 2 package 3 Peltier cooler 4 submount 5 PD-EAM element 6 first lens 7 lens holder 8 lid 9 glass window for hermetic sealing 10 light input / output port for EAM 11 second lens 12 ferrule color 13 EAM optical fiber 14 Electrical terminal 15 PD optical input / output port 16 PD lens 17 Ferrule color 18 PD optical fiber

Claims (2)

少なくとも2つの光の入出力ポートが設けられたパッケージと、
前記パッケージの気密封止を行う蓋とを有し、
更に、少なくとも1つの光の入出力ポートが前記蓋に設けられたことを特徴とする多ポート光モジュール。
A package provided with at least two light input / output ports,
A lid for hermetically sealing the package,
Furthermore, at least one light input / output port is provided on the lid, and the multiport optical module is characterized in that:
2つの光の入出力ポートが対面する側面に設けられたパッケージと、
前記パッケージの気密封止を行う蓋とを有し、
少なくとも1つの光の入出力ポートが、前記パッケージに設けられた光の入出力ポートの光の伝播方向に対して略垂直方向になるように、前記蓋に設けられたことを特徴とする多ポート光モジュール。
A package provided on a side face facing two light input / output ports,
A lid for hermetically sealing the package,
A multi-port provided on the lid such that at least one light input / output port is substantially perpendicular to a light propagation direction of the light input / output port provided on the package. Optical module.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007240639A (en) * 2006-03-06 2007-09-20 Mitsubishi Electric Corp Optical semiconductor element module

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