JP2005268326A - 光パワーモニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クロストークの問題を抑制することができて製造容易な光パワーモニタ装置を提供する。
【解決手段】 光ファイバ１１１_ｎを導波してきて光出射端面１１５から出力された光は、溝１４１に充填されている透光性部材１７を透過して、受光部１３１_ｎに入射する。受光部１３１_ｎに入射した光の一部は受光部１３１_ｎにおいて吸収されて、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号が受光部１３１_ｎから出力される。一方、受光部１３１_ｎに入射した光のうち吸収されずに透過した光は、光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５に入射して、この光入射端面１２５から光ファイバ１２１_ｎ内部に入力し、光ファイバ１２１_ｎを導波していく。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光パワーをモニタする装置に関するものである。

光伝送システム等において、伝送される信号光等のパワーをモニタする装置が用いられる。特許文献１に開示された光パワーモニタ装置は、第１光導波路、第２光導波路、光フィルタおよび受光部を備えている。第１光導波路および第２光導波路は各々の端面が互いに対向するように配置され、第１光導波路および第２光導波路それぞれの端面の間に光フィルタが傾斜して設けられ、また、光導波路の側方に受光部が設けられる。

この光パワーモニタ装置では、第１光導波路を導波してきて端面から外部に出射された光は、一部が光フィルタにより反射され、残部が光フィルタを透過する。光フィルタを透過した光は、第２光導波路の端面に入射し、該第２光導波路を導波していく。一方、光フィルタにより反射された光は、受光部により受光される。そして、受光部が受光した光のパワーに応じた値の電気信号が該受光部から出力され、この電気信号に基づいて、第１光導波路から第２光導波路へ導波していく光のパワーがモニタされる。
国際公開第９７／０６４５８号パンフレット

しかしながら、上記の従来の光パワーモニタ装置は、部品点数が多く、それ故、製造する際の調整が容易でない。特に、複数組の第１光導波路、第２光導波路、光フィルタおよび受光部が備えられて、これら複数組が並列配置される場合には、製造の際の調整が容易でないだけでなく、或る１つの第１光導波路の端面から出射されてフィルタで反射された光が複数の受光部により受光されるというクロストークの問題が生じる場合がある。

本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、クロストークの問題を抑制することができて製造容易な光パワーモニタ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、(1) 光を導波するとともに、その光を光出射端面から外部へ出力する第１光導波路と、(2) 第１光導波路の光出射端面から出力された光を入力し、その入力した光の一部を吸収して、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号を出力するとともに、入力した光の残部を透過させる受光部と、(3) 受光部を透過した光を光入射端面から内部に入力し、その光を導波させる第２光導波路と、(4) 第１光導波路、受光部および第２光導波路の相対的位置関係を固定する固定部材と、を備えることを特徴とする。

この光パワーモニタ装置では、第１光導波路を導波してきて光出射端面に達した光は、この光出射端面から外部へ出力されて、受光部に入力する。受光部に入力した光の一部は該受光部において吸収され、その吸収された光のパワーに応じた値の電気信号が受光部から出力される。一方、受光部に入射した光のうち吸収されずに透過した光は、第２光導波路の光入射端面に入射して、この光入射端面から第２光導波路の内部に入力し、第２光導波路を導波していく。なお、第１光導波路および第２光導波路は、光ファイバであってもよいし、また、基板に形成された光導波路であってもよい。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路の光出射端面と受光部との間の光路、および、受光部と第２光導波路の光入射端面との間の光路、それぞれに透光性媒質が充填されているのが好適である。この場合には、受光部等を固定するとともに保護する上でも好都合である。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路の光出射端面近傍におけるモードフィールド径が拡大されているのが好適であり、第２光導波路の光入射端面近傍におけるモードフィールド径が拡大されているのが好適である。この場合には、第１光導波路の光出射端面からの出射光のＮＡが小さくなり、第２光導波路の光入射端面への入射光のＮＡも小さくなって、第１光導波路の光出射端面から第２光導波路の光入射端面への光の透過損失が抑制される。さらに、光の拡がりを抑制することができるので、１次元または２次元に配列した場合に、受光部のチャンネル間クロストークを低減することができる。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路の光出射端面を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一であるのが好適であり、第２光導波路の光入射端面を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一であるのが好適である。この場合には、１本の光導波路を切断して第１光導波路および第２光導波路とする場合に、元の光導波路において長手方向の或る一定範囲のモードフィールド径が均一に拡大されていれば、切断の際の位置精度が緩和されて、製造が容易となる。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路の光出射端面におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にあるのが好適であり、第２光導波路の光入射端面におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にあるのが好適である。この場合には、第１光導波路および第２光導波路それぞれとして、グレーディッドインデックス型の屈折率プロファイルを有する光ファイバが好適に用いられるので、構造が簡単で安価に製造することができる。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路の光出射端面近傍における光軸と、第２光導波路の光入射端面近傍における光軸とは、互いに平行であり、第１光導波路の光出射端面、第２光導波路の光入射端面、第１光導波路の光出射端面に対向する受光部の光入射面、および、第２光導波路の光入射端面に対向する受光部の光出射面、それぞれは、互いに平行であって、光軸に垂直な平面に対して所定角度だけ傾斜しているのが好適である。また、この所定角度が１度〜８度の範囲にあるのが好適である。さらに、この場合には、受光部を光が透過することに因る光路ずれを補償するよう、第１光導波路の光出射端面近傍における光軸と、第２光導波路の光入射端面近傍における光軸とは、互いにずれているのが好適である。これらの場合には、第１光導波路の光出射端面から出射されて受光部に入射した光の一部が受光部で反射されたとしても、その反射光が第１光導波路に戻ることが抑制される。また、第１光導波路の光出射端面から第２光導波路の光入射端面への光の透過損失の増加を抑制することができる。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、受光部は、第１光導波路の光出射端面から出力されて第２光導波路の光入射端面に入力する光が透過する領域の厚みが、他の領域の厚みと比較して薄いのが好適である。この場合には、透過損失の増加を抑制することができるとともに、加工や実装などの際において受光部の取り扱いを容易とすることができる。

本発明に係る光パワーモニタ装置の受光部は、入力した光の一部を吸収し残部を透過させるタイプのものでなくともよい。例えば、受光部に入力した光の全てを受光部が吸収するが、光の一部が受光部に入力し、残部が受光部に入力せずに透過する構成であってもよい。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、第１光導波路のモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する光ファイバが第１光導波路の光入射端面側に接続されているのが好適であり、また、第２光導波路のモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する光ファイバが第２光導波路の光出射端面側に接続されているのが好適である。例えば、第１光導波路および第２光導波路それぞれのモードフィールド径が当初から大きい場合に、第１光導波路の光入射端面側または第２光導波路の光出射端面側に、標準的なシングルモード光ファイバが接続されていてもよい。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、複数組の第１光導波路、受光部および第２光導波路を備え、これら複数組が１次元状または２次元状に並列配置されているのが好適である。この場合には、実装密度を高くすることができる。

本発明に係る光パワーモニタ装置は、製造が容易であって、クロストークの問題を抑制することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一または同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、説明の便宜の為に各図においてｘｙｚ直交座標系が示されている。

図１は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置１の構成を示す図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は断面図である。この図に示される光パワーモニタ装置１は、第１光ファイバ１１１_１〜１１１_４、第２光ファイバ１２１_１〜１２１_４、受光部アレイ１３および固定部材１４を備える。図２は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置１における受光部アレイ１３の周辺の拡大断面図である。図３は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置１に含まれる受光部アレイ１３の説明図である。

図１に示されるように、第１光ファイバ１１１_１〜１１１_４および第２光ファイバ１２１_１〜１２１_４それぞれの光軸は互いに平行であって、その光軸の方向をｚ方向とする。第１光ファイバ１１１_１〜１１１_４は並列配置されており、また、第２光ファイバ１２１_１〜１２１_４も並列配置されており、その並列配置面をｘｚ平面とする。

第１光ファイバ１１１_１〜１１１_４それぞれは、４心のテープ心線１１に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆１１４が除去されて、固定部材１４上に並列配置される。同様に、第２光ファイバ１２１_１〜１２１_４それぞれは、４心のテープ心線１２に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆１２４が除去されて、固定部材１４上に並列配置される。

固定部材１４は、ｚ方向に延びる互いに平行な４本のＶ溝が上面に形成されており、また、これら４本のＶ溝を横切るように溝が形成されている。この溝に対して一方側の４本のＶ溝に第１光ファイバ１１１_１〜１１１_４が配置されて固定される。この溝に対して他方側の４本のＶ溝に第２光ファイバ１２１_１〜１２１_４が配置されて固定される。また、固定部材１４の溝の中に受光部アレイ１３が挿入される。

図２に示されるように、第１光ファイバ１１１_ｎは、高屈折率のコア領域１１２と、このコア領域１１２を取り囲むクラッド領域１１３を有する。第２光ファイバ１２１_ｎは、高屈折率のコア領域１２２と、このコア領域１２２を取り囲むクラッド領域１２３を有する。また、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５、および、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５それぞれは、固定部材１４の溝に面している。

図３に示されるように、受光部アレイ１３は、ｘ方向に配列された４つの透過型の受光部１３１_１〜１３１_４を含む。受光部１３１_ｎの配列間隔は、第１光ファイバ１１１_ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｎの配列間隔と同じである。そして、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５と、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５とは、受光部１３１_ｎを挟んで互いに対向している。なお、ｎは１以上４以下の任意の整数である。

再び図１を用いて説明すると、第１光ファイバ１１１_ｎは、光を導波するとともに、その光を光出射端面１１５から外部（固定部材１４の溝１４１の空間）へ出力する。受光部１３１_ｎは、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から出力された光を入力し、その入力した光の一部を吸収して、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号を出力するとともに、入力した光の残部を透過させる。第２光ファイバ１２１_ｎは、受光部１３１_ｎを透過した光を光入射端面１２５から内部に入力し、その光を導波させる。固定部材１４は、第１光ファイバ１１１_ｎ、受光部１３１_ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｎの相対的位置関係を固定する為のものである。

サブマウント１５は、受光部アレイ１３を固定する。また、サブマウント１５は、受光部アレイ１３上の受光部１３１_ｎに電気的に接続されたパッド１３２_ｎとの間で、ワイヤ１６により電気的に接続されており、受光部１３１_ｎから出力される電気信号をパッド１３２_ｎおよびワイヤ１６を介して入力し、この電気信号を外部へ出力する。

第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５と受光部１３１_ｎとの間の光路、および、受光部１３１_ｎと第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５との間の光路、それぞれに透光性媒質１７が充填されている。また、ワイヤ１６の周囲にも透光性媒質１７が設けられている。透光性媒質１７は、パワーをモニタしようとする光の波長（例えば、光通信において用いられる信号光の波長）において透光性が高いものであり、例えば、アクリル系の樹脂である。この透光性媒質１７は、固定部材１４の溝１４１内に受光部アレイ１３を固定するだけでなく、受光部１３１_ｎやワイヤ１６を保護する役目も果たす。

また、第１光ファイバ１１１_ｎの光入射端面１１６側および第２光ファイバ１２１_ｎの光出射端面１２６側の双方または何れか一方に、外部の光ファイバ等との間で光を入出射する為の光結合手段として光コネクタが設けられているのが好適である。このようにすることにより、この光パワーモニタ装置１は、任意の位置に挿入することが容易となる。また、この光コネクタとともに、受光部１３１_ｎから出力される電気信号を外部へ出力するための電気端子が設けられているのも好適であり、この場合には、光結合と電気接続とを同時に実現することができて、モニタ結果を表す電気信号を容易に外部へ取り出すことができる。

図４は、受光部１３１_ｎの断面構造の一例を示す図である。この図に示される受光部は、ｎ型ＩｎＰ基板８０１上に、ｎ⁻型ＩｎＰバッファ層８０２およびｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層８０３が順に形成され、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層８０３内に、ｐ^＋型ＩｎＰ領域８０４およびｎ⁻型ＩｎＰ領域８０５が形成され、更に、その上に、パシベーション膜８０６、アノード電極８０７および反射低減膜８０８が形成されている。一方、ｎ型ＩｎＰ基板８０１の裏面には、カソード電極８０９および反射低減膜８１０が形成されている。この図に示される構造では、光が入出射する反射低減膜８０８と反射低減膜８１０との間の全体において、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層８０３が存在する。このような構造の受光部（すなわち、フォトダイオード）において、アノード電極８０７とカソード電極８０９との間に逆バイアス電圧が印加され、反射低減膜８０８または反射低減膜８１０に光が入射すると、ｐｎ接合部８１１において電荷が発生し、その電荷はアノード電極８０７およびカソード電極８０９から出力される。この出力される電荷の量が、入射した光のパワーを表す。

図５は、受光部１３１_ｎの断面構造の他の例を示す図である。この図に示される受光部は、ｎ型ＩｎＰ基板９０１上に、ｎ⁻型ＩｎＰバッファ層９０２およびｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層９０３が順に形成され、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層９０３内に、ｐ^＋型ＩｎＰ領域９０４およびｎ⁻型ＩｎＰ領域９０５が形成され、更に、その上に、パシベーション膜９０６、アノード電極９０７および反射低減膜９０８が形成されている。一方、ｎ型ＩｎＰ基板９０１の裏面には、カソード電極９０９および反射低減膜９１０が形成されている。この図に示される構造では、光が入出射する反射低減膜９０８と反射低減膜９１０との間の一部において、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層９０３は存在しない。このような構造の受光部（すなわち、フォトダイオード）において、アノード電極９０７とカソード電極９０９との間に逆バイアス電圧が印加され、反射低減膜９０８または反射低減膜９１０に光が入射すると、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層９０３付近のｐｎ接合部９１１において電荷が発生し、その電荷はアノード電極９０７およびカソード電極９０９から出力される。この出力される電荷の量が、入射した光のパワーを表す。なお、この構造では、ｎ⁻型ＩｎＧａＡｓＰ層９０３が無い部分に入射した光は透過して出射される。

以上のように構成される光パワーモニタ装置１は以下のように動作する。第１テープ心線１１の光ファイバ１１１_ｎを導波してきて光出射端面１１５から出力された光は、溝１４１に充填されている透光性部材１７を透過して、受光部１３１_ｎに入射する。受光部１３１_ｎに入射した光の一部は受光部１３１_ｎにおいて吸収されて、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号が受光部１３１_ｎから出力される。その電気信号は、パッド１３２_ｎ，ワイヤ１６およびサブマウント１５を経て、外部へ出力される。一方、受光部１３１_ｎに入射した光のうち吸収されずに透過した光は、第２テープ心線１２の光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５に入射して、この光入射端面１２５から光ファイバ１２１_ｎ内部に入力し、光ファイバ１２１_ｎを導波していく。

このように構成される光パワーモニタ装置１は、従来のものと比較すると、部品点数が少なく、それ故、製造する際の調整が容易である。特に、複数組（本実施形態では４組）の第１光ファイバ１１１_ｎ、第２光ファイバ１２１_ｎおよび受光部１３１_ｎが備えられて、これら複数組が並列配置される場合であっても、製造の際の調整が容易である。また、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５と第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５との間に設けられた透過型の受光部１３１_ｎにより、第１光ファイバ１１１_ｎから第２光ファイバ１２１_ｎへ導波していく光のパワーをモニタすることとしたので、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５と受光部１３１_ｎとの間の距離を短くすることができ、光出射端面１１５からの光の拡がりを抑制することができるので、クロストークの問題を抑制することができる。

再び図２を用いて説明すると、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５近傍におけるモードフィールド径が拡大されているのが好適であり、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５近傍におけるモードフィールド径が拡大されているのが好適である。このようにすることにより、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５からの出射光のＮＡが小さくなり、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５への入射光のＮＡも小さくなって、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５への光の透過損失が抑制される。特に、受光部１３１_ｎの厚みが１００μｍ以上であって比較的大きいので、このようにモードフィールド径を大きくしてＮＡを小さくすることが重要である。また、このようにすることによってもクロストークの問題を抑制することができる。

このようなモードフィールド径の拡大は、加熱によりコア領域１１２，１２２の添加物を拡散することにより可能である。或いは、コア領域１１２，１２２の周囲近傍のクラッド領域１１３，１２３の一部にＧｅＯ_２を添加しておいて、これに紫外光を照射してＧｅＯ_２添加領域の屈折率を上昇させることによっても可能である。或いは、モードフィールド径が大きい異種の光ファイバを融着接続してもよい。また、モードフィールド径はテーパ状に変化するのが損失低減の上では好ましく、そのテーパ部において長手方向のモードフィールド半径の変化率が０.００３以下であるのが好ましい。

第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一であるのが好適であり、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一であるのが好適である。固定部材１４の溝１４１を形成するときに、これと同時に１つのテープ心線を切断して、この切断したものを第１テープ心線１１および第２テープ心線１２とする場合に、元のテープ心線に含まれる各光ファイバにおいて長手方向の或る一定範囲のモードフィールド径が均一に拡大されていれば、切断の際の位置精度が緩和されて、製造が容易となる。

また、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にあるのが好適であり、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にあるのが好適である。この場合、第１光ファイバ１１１_ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｎそれぞれとして、グレーディッドインデックス型の屈折率プロファイルを有する光ファイバが好適に用いられるので、構造が簡単で安価に製造することができる。

図６は、本実施形態に係る光パワーモニタ装置１における受光部アレイ１３の周辺の拡大平面図である。この図に示されるように、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５近傍における光軸、および、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５近傍における光軸は、ともにｚ軸に平行であって、互いに平行である。また、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５に対向する受光部１３１_ｎの光入射面、および、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５に対向する受光部１３１_ｎの光出射面、それぞれは、互いに平行であって、光軸に垂直なｘｙ平面に対して所定角度だけ傾斜している。この所定角度は１度〜８度の範囲にあるのが好ましい。

このように傾斜していることで、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から出射されて受光部１３１_ｎに入射した光の一部が受光部１３１_ｎで反射されたとしても、その反射光が第１光ファイバ１１１_ｎに戻ることが抑制される。

一方、受光部１３１_ｎの屈折率が例えば３.５程度であることから、傾斜角が大きすぎると、受光部１３１_ｎへ入射する光の光路に対して、受光部１３１_ｎを透過して出射する光の光路が大きくずれるので、第１光ファイバ１１１_ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｎそれぞれの光軸が同一直線上にあるとすると、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５への光の透過損失が大きくなってしまう。そこで、この透過損失の増加を抑制するには、傾斜角度は８度以下であることが好ましい。

また、受光部１３１_ｎを光が透過することに因る光路ずれを補償するよう、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５近傍における光軸と、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５近傍における光軸とは、互いにずれているのも好適である。このようにすることによっても、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５への光の透過損失の増加を抑制することができる。このような光軸ずれは、組み立ての際に形成してもよいし、固定部材１４の上面のＶ溝の形状により形成してもよい。また、各光ファイバの径の相違、各光ファイバのコアの偏心、加熱によるコア領域の添加物の拡散、および、紫外線照射によるコア領域周辺の屈折率の上昇、等によっても、光軸ずれを発生させることができる。

図７は、受光部アレイ１３の挿入角度と透過率との関係を示すグラフである。図８は、受光部アレイ１３の挿入角度と反射結合率との関係を示すグラフである。これらの図には、第１光ファイバ１１１_ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｎそれぞれのモードフィールド径（ＭＦＤ）が１０μｍ，２０μｍおよび３０μｍそれぞれの場合について示されている。ここでは、受光部１３１_ｎの屈折率が３.５であるとし、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５と第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５との間の間隔が１００μｍであるとした。これらの図から判るように、モードフィールド径が大きいほど、ＮＡが小さくなるので、傾斜角度についての許容範囲が狭くなり、傾斜角度に対する反射減衰量の低減の傾きが急になる。

また、透過損失の増加を抑制するには受光部１３１_ｎの厚みが小さいことが望ましいが、その一方で、加工や実装などの際において受光部アレイ１３の取り扱いが容易であることも重要である。そこで、受光部１３１_ｎは、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５から出力されて第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５に入力する光が透過する領域の厚みが、他の領域の厚みと比較して薄いのが好適である。図９〜図１１それぞれは、受光部１３１_ｎの断面の例を示す図である。

図９に示されるように、半導体受光素子としての受光部１３１_ｎにおいて光が透過する領域１３３の厚みが、他の領域の厚みと比較して薄く形成されていてもよく、この場合には実装が簡単である。図１０に示されるように、半導体受光素子としての受光部１３１_ｎを平板状の基材１３４に固定したものを受光部として、基材１３４において光が透過する領域１３５が透光性を有するもの（例えばポリイミド）とされていてもよく、この場合には、半導体受光素子としての受光部１３１_ｎに対して特別の加工を施す必要がない。また、図１１に示されるように、半導体受光素子としての受光部１３１_ｎを平板状の基材１３６に固定したものを受光部として、基材１３６において光が透過する領域１３７に開口が形成されていてもよく、この場合にも、半導体受光素子としての受光部１３１_ｎに対して特別の加工を施す必要がない。

なお、図５に示された構造の受光部１３１_ｎについては、第１光ファイバ１１１_ｎの光出射端面１１５、第２光ファイバ１２１_ｎの光入射端面１２５および受光部１３１_ｎの間の相対的位置関係が高精度に調整される必要があるが、図９〜図１１に示される実装が為されることにより、このことが容易となる。

以上までに説明してきた光パワーモニタ装置１は、４組の第１光ファイバ１１１、受光部１３１および第２光ファイバ１２１を備えていて、これら４組が１次元状に並列配置されたものであった。しかし、図１２に示されるように、複数組の第１光ファイバ、受光部および第２光ファイバを備えていて、これら複数組が２次元状に並列配置されていてもよい。

図１２は、他の実施形態に係る光パワーモニタ装置２の断面図である。この図に示される光パワーモニタ装置２は、第１光ファイバ１１１_１,１〜１１１_１,４、第１光ファイバ１１１_２,１〜１１１_２,４、第２光ファイバ１２１_１,１〜１２１_１,４、第２光ファイバ１２１_２,１〜１２１_２,４、受光部アレイ１３および固定部材１４を備える。光パワーモニタ装置２の平面図は、図１（ａ）に示されたものと同様である。図１３は、他の実施形態に係る光パワーモニタ装置２に含まれる受光部アレイ１３の説明図である。

図１２に示されるように、第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｍ,ｎそれぞれの光軸は互いに平行であって、その光軸の方向をｚ方向とする。なお、ｍは１または２であり、ｎは１以上４以下の任意の整数である。第１光ファイバ１１１_１,１〜１１１_１,４は並列配置されており、第１光ファイバ１１１_２,１〜１１１_２,４も並列配置されており、第２光ファイバ１２１_１,１〜１２１_１,４も並列配置されており、また、第２光ファイバ１２１_２,１〜１２１_２,４も並列配置されており、その並列配置面をｘｚ平面とする。

第１光ファイバ１１１_１,１〜１１１_１,４それぞれは、４心のテープ心線１１_１に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆が除去されて、固定部材１４上に並列配置される。第１光ファイバ１１１_２,１〜１１１_２,４それぞれは、４心のテープ心線１１_２に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆が除去されて、固定部材１４中に並列配置される。第２光ファイバ１２１_１,１〜１２１_１,４それぞれは、４心のテープ心線１２_１に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆が除去されて、固定部材１４上に並列配置される。また、第２光ファイバ１２１_２,１〜１２１_２,４それぞれは、４心のテープ心線１２_２に含まれる光ファイバであって、端面を含む所定範囲においてテープ被覆が除去されて、固定部材１４中に並列配置される。

図１３に示されるように、受光部アレイ１３は、ｘ方向に配列された４つの透過型の受光部１３１_１,１〜１３１_１,４、および、同じくｘ方向に配列された４つの透過型の受光部１３１_２,１〜１３１_２,４を含む。そして、第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎの光出射端面と、第２光ファイバ１２１_ｍ,ｎの光入射端面とは、受光部１３１_ｍ,ｎを挟んで互いに対向している。

再び図１２を用いて説明すると、第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎは、光を導波するとともに、その光を光出射端面から外部（固定部材１４の溝１４１の空間）へ出力する。受光部１３１_ｍ,ｎは、第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎの光出射端面から出力された光を入力し、その入力した光の一部を吸収して、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号を出力するとともに、入力した光の残部を透過させる。第２光ファイバ１２１_ｍ,ｎは、受光部１３１_ｍ,ｎを透過した光を光入射端面から内部に入力し、その光を導波させる。固定部材１４は、第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎ、受光部１３１_ｍ,ｎおよび第２光ファイバ１２１_ｍ,ｎの相対的位置関係を固定する為のものである。

サブマウント１５は、受光部アレイ１３を固定する。また、サブマウント１５は、受光部アレイ１３上の受光部１３１_ｍ,ｎに電気的に接続されたパッド１３２_ｍ,ｎとの間で、ワイヤ１６により電気的に接続されており、受光部１３１_ｍ,ｎから出力される電気信号をパッド１３２_ｍ,ｎおよびワイヤ１６を介して入力し、この電気信号を外部へ出力する。

第１光ファイバ１１１_ｍ,ｎの光出射端面と受光部１３１_ｍ,ｎとの間の光路、および、受光部１３１_ｍ,ｎと第２光ファイバ１２１_ｍ,ｎの光入射端面との間の光路、それぞれに透光性媒質１７が充填されている。また、ワイヤ１６の周囲にも透光性媒質１７が設けられている。透光性媒質１７は、パワーをモニタしようとする光の波長（例えば、光通信において用いられる信号光の波長）において透光性が高いものであり、例えば、アクリル系の樹脂である。この透光性媒質１７は、固定部材１４の溝１４１内に受光部アレイ１３を固定するだけでなく、受光部１３１_ｍ,ｎやワイヤ１６を保護する役目も果たす。

以上のように構成される光パワーモニタ装置２は以下のように動作する。第１テープ心線１１_ｍの光ファイバ１１１_ｍ,ｎを導波してきて光出射端面から出力された光は、溝１４１に充填されている透光性部材１７を透過して、受光部１３１_ｍ,ｎに入射する。受光部１３１_ｍ,ｎに入射した光の一部は受光部１３１_ｍ,ｎにおいて吸収されて、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号が受光部１３１_ｍ,ｎから出力される。その電気信号は、パッド１３２_ｍ,ｎ，ワイヤ１６およびサブマウント１５を経て、外部へ出力される。一方、受光部１３１_ｍ,ｎに入射した光のうち吸収されずに透過した光は、第２テープ心線１２の光ファイバ１２１_ｍ,ｎの光入射端面に入射して、この光入射端面から光ファイバ１２１_ｍ,ｎ内部に入力し、光ファイバ１２１_ｍ,ｎを導波していく。

このように構成される光パワーモニタ装置２は、上述した光パワーモニタ装置１と同様の効果を奏することができる。加えて、この光パワーモニタ装置２は、８組の第１光ファイバ１１１、受光部１３１および第２光ファイバ１２１を備えていて、これら８組が２×４に２次元状に並列配置されていることから、実装密度が高い。

なお、図１３に示された受光部アレイ１３における４個の受光部１３１_１,１〜１３１_１,４および４個の受光部１３１_２,１〜１３１_２,４は、一方をｙ方向に平行移動したときに他方に重なるような配置となっている。しかし、図１４に示される受光部アレイ１３のように、４個の受光部１３１_１,１〜１３１_１,４および４個の受光部１３１_２,１〜１３１_２,４は、一方をｙ方向に平行移動し更にｘ方向に平行移動（受光部のｘ方向配列ピッチの１／２の距離だけ）したときに他方に重なるような配置となっていてもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では第１光導波路および第２光導波路が光ファイバであったが、第１光導波路および第２光導波路は、基板に形成された光導波路であってもよいし、多芯コネクタに実装された光ファイバであってもよい。

図１５は、他の実施形態に係る光パワーモニタ装置３の断面図である。この図に示される光パワーモニタ装置３では、固定部材１４上に第１光導波路１８１および第２光導波路１８２が形成されており、固定部材１４が基板を兼ねている。第１光導波路１８１は、断面形状が矩形であるコア領域１８２をアンダークラッド層１８３およびオーバークラッド層１８４が挟んだ構造となっている。同様に、第２光導波路１９１は、断面形状が矩形であるコア領域１９２をアンダークラッド層１９３およびオーバークラッド層１９４が挟んだ構造となっている。また、第１光導波路１８１の光出射端面および第２光導波路１９１の光入射端面それぞれは、固定部材１４に形成された溝１４１に面している。そして、第１光導波路１８１の光出射端面と第２光導波路１９１の光入射端面との間に、透過型の受光部が溝１４１内に挿入される。

このように構成される光パワーモニタ装置３も、上述した光パワーモニタ装置１と同様に動作し同様の効果を奏することができる。

本実施形態に係る光パワーモニタ装置１の構成を示す図である。 本実施形態に係る光パワーモニタ装置１における受光部アレイ１３の周辺の拡大断面図である。 本実施形態に係る光パワーモニタ装置１に含まれる受光部アレイ１３の説明図である。 受光部１３１_ｎの断面構造の一例を示す図である。 受光部１３１_ｎの断面構造の他の例を示す図である。 本実施形態に係る光パワーモニタ装置１における受光部アレイ１３の周辺の拡大平面図である。 受光部アレイ１３の挿入角度と透過率との関係を示すグラフである。 受光部アレイ１３の挿入角度と反射結合率との関係を示すグラフである。 受光部１３１_ｎの断面の例を示す図である。 受光部１３１_ｎの断面の例を示す図である。 受光部１３１_ｎの断面の例を示す図である。 他の実施形態に係る光パワーモニタ装置２の断面図である。 他の実施形態に係る光パワーモニタ装置２に含まれる受光部アレイ１３の説明図である。 他の実施形態に係る光パワーモニタ装置２に含まれる受光部アレイ１３の他の構成の説明図である。 他の実施形態に係る光パワーモニタ装置３の断面図である。

符号の説明

１〜３…光パワーモニタ装置、１１…第１テープ心線、１１１…第１光ファイバ、１１２…コア領域、１１３…クラッド領域、１１４…テープ被覆、１１５…光出射端面、１２…第２テープ心線、１２１…第２光ファイバ、１２２…コア領域、１２３…クラッド領域、１２４…テープ被覆、１２５…光入射端面、１３…受光部アレイ、１３１_１〜１３１_４…受光部、１４…固定部材、１５…サブマウント、１６…ワイヤ、１７…透光性媒質、１８１…第１光導波路、１９１…第２光導波路。

Claims (12)

1. 光を導波するとともに、その光を光出射端面から外部へ出力する第１光導波路と、
   前記第１光導波路の光出射端面から出力された光を入力し、その入力した光の一部を吸収して、その吸収した光のパワーに応じた値の電気信号を出力するとともに、入力した光の残部を透過させる受光部と、
   前記受光部を透過した光を光入射端面から内部に入力し、その光を導波させる第２光導波路と、
   前記第１光導波路、前記受光部および前記第２光導波路の相対的位置関係を固定する固定部材と、
   を備えることを特徴とする光パワーモニタ装置。
2. 前記第１光導波路の光出射端面と前記受光部との間の光路、および、前記受光部と前記第２光導波路の光入射端面との間の光路、それぞれに透光性媒質が充填されている、ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
3. 前記第１光導波路の光出射端面近傍におけるモードフィールド径が拡大されており、前記第２光導波路の光入射端面近傍におけるモードフィールド径が拡大されている、ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
4. 前記第１光導波路の光出射端面を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一であり、前記第２光導波路の光入射端面を含む長手方向の所定範囲においてモードフィールド径が均一である、ことを特徴とする請求項３記載の光パワーモニタ装置。
5. 前記第１光導波路の光出射端面におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にあり、前記第２光導波路の光入射端面におけるモードフィールド径が２０μｍ〜７０μｍの範囲にある、ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
6. 前記第１光導波路の光出射端面近傍における光軸と、前記第２光導波路の光入射端面近傍における光軸とは、互いに平行であり、
   前記第１光導波路の光出射端面、前記第２光導波路の光入射端面、前記第１光導波路の光出射端面に対向する前記受光部の光入射面、および、前記第２光導波路の光入射端面に対向する前記受光部の光出射面、それぞれは、互いに平行であって、前記光軸に垂直な平面に対して所定角度だけ傾斜している、
   ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
7. 前記所定角度が１度〜８度の範囲にあることを特徴とする請求項６記載の光パワーモニタ装置。
8. 前記受光部を光が透過することに因る光路ずれを補償するよう、前記第１光導波路の光出射端面近傍における光軸と、前記第２光導波路の光入射端面近傍における光軸とは、互いにずれている、ことを特徴とする請求項６記載の光パワーモニタ装置。
9. 前記受光部は、前記第１光導波路の光出射端面から出力されて前記第２光導波路の光入射端面に入力する光が透過する領域の厚みが、他の領域の厚みと比較して薄い、ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
10. 前記第１光導波路のモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する光ファイバが前記第１光導波路の光入射端面側に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
11. 前記第２光導波路のモードフィールド径より小さいモードフィールド径を有する光ファイバが前記第２光導波路の光出射端面側に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
12. 複数組の前記第１光導波路、前記受光部および前記第２光導波路を備え、これら複数組が１次元状または２次元状に並列配置されている、ことを特徴とする請求項１記載の光パワーモニタ装置。
    

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