JP2006113280A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】 製造歩留まりが高く、接続損失が小さく、コストが安い光モジュールを提供する。
【解決手段】第１と第２の光部品１，２を互いの接続端面１３，１４側を対向させて配置し、第１の光部品１の接続端面１３側に形成した位置合わせ用の球体状凸部５を、第２の光部品２の接続端面１４側に形成した嵌合凹部６に嵌合する。嵌合凹部６は球体状凸部５が当接する底部７と、該底部７に連接して球体状凸部５の嵌合を受け入れる側周壁部８とを設けて形成し、側周壁部８の突出先端から底部７までの深さを球体状凸部５の半径よりも深く形成し、側周壁部８の径は球体状凸部５の直径と略一致させる。第１の光部品１と第２の光部品２との調心位置で、球体状凸部５の表面を嵌合凹部６に１つ以上の固定部位９でＹＡＧ溶接固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば光通信等に適用され、光部品同士をその光軸を合わせて接続して成る光モジュールに関するものである。

光通信等に、光ファイバや光導波路等の光通路を配列した光伝送用の光部品や、レーザダイオード等の発光用の光部品、フォトダイオード等の受光用の光部品等、様々な光部品が広く用いられており、これらの光部品を光接続して成る光モジュールも用いられている。

図３には、第１と第２の光部品１，２を固定して成る光モジュールの一例が示されている。第１の光部品１には光ファイバ３が挿通固定され、第２の光部品２には光ファイバ４が挿通固定されている。第１と第２の光部品１，２は、互いの接続端面１３，１４側を対向させて配置されている。第１の光部品１の接続端面１３は球面状の凸面に形成されており、この球面状の凸面に対応する凹面を有して、第２の光部品２の接続端面１４側が形成され、これら凸面と凹面とが当接している。

第１の光部品１と第２の光部品２は、光ファイバ３の光軸と光ファイバ４の光軸とを調心した状態で接続され、ＹＡＧ溶接固定されている。これら両光ファイバ３，４の調心は、例えば図３の鎖線に示すように、光ファイバ３の入射側にレーザダイオード１５を接続してレーザ光を入射し、この光を光ファイバ４に入射して、光ファイバ４に接続した受光装置１６により受光しながら行われるものである。

つまり、レーザダイオード１５から発信される光を光ファイバ３に入射し、以下に示す各方向において、第１と第２の光部品１，２の相対位置を変えながら、受光装置１６により受光される光の強度を測定し、この受光強度が最大となるピーク位置を第１の光部品１と第２の光部品２との調心位置とする。

まず、光軸Ｚ方向と、このＺ方向に直交するＸ方向とＹ方向について、第１と第２の光部品１，２の相対位置を変えながら、受光装置１６により受光される受光強度を測定し、その受光強度が最大となる位置を決定し、その後、光軸Ｚ方向を中心とした傾き角度Ｘθ方向とＹθ方向（図示せず）について、第１と第２の光部品１，２の相対位置を変えながら同様の操作を行い、調心位置を決定する。

そして、例えば図３の矢印Ｂに示すような、第２の光部品２の先端側の、比較的肉厚の薄い部分を狙い、バランスを考慮して、図４に示すように、光軸Ｚ（図４に示すＣ）を中心として、角度αがそれぞれ１２０°となる３方向から同時に、ＹＡＧレーザ光１８を照射し、第１の固定部材３と第２の固定部材４とを固定部位９でＹＡＧ溶接固定している。つまり、ＸＹ平面上において、固定部位９と点Ｃとを結ぶ線が互いに１２０°の角度で交わるように、ＹＡＧレーザ光１８の照射位置を決定し、第１と第２の光部品１，２を固定している。

なお、上記光モジュールについて、本出願人は、現地点において、先行技術文献を認知していない。

ところで、上記ＹＡＧ溶接において、ＹＡＧレーザ光１８の照射位置や出力はバランスよく設定されるものの、ＹＡＧレーザ光１８の照射位置が僅かにずれてしまったり、３つのＹＡＧレーザ光１８をそれぞれ出力するＹＡＧレーザは、その出力が互いに微妙に異なっていたりするものである。

そのため、上記ＹＡＧ溶接時に、第１の光部品１の接続端面１３が第２の光部品２の球面状の凹面に沿って横滑りし、例えば図４の鎖線に示すように、第１の光部品１と第２の光部品２との相対位置がずれてしまい、第１と第２の光部品１，２を正確に調心された位置に固定することが困難である。

そこで、従来は、ＹＡＧ溶接時に第１の光部品１と第２の光部品４との相対位置がずれてしまった分、そのずれを修正するために、再度ＹＡＧ溶接を繰り返さなくてはならず、そのため、光モジュールの製造時間が長くなり、コストアップを招くといった問題があった。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、第１と第２の光部品同士の光軸合わせを良好に行え、その状態で的確に固定でき、短時間で製造可能な安価な光モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は互いの接続端面側を対向させて配置された第１と第２の光部品を有し、前記第１の光部品の接続端面側には前記第２の光部品との位置合わせ用の球体状凸部が形成され、該球体状凸部は前記第２の光部品の接続端面側に形成された嵌合凹部に嵌合されており、該嵌合凹部は前記球体状凸部が当接する底部と、該底部に連接して前記球体状凸部の嵌合を受け入れる側周壁部とを有し、該側周壁部の突出先端から前記底部までの深さが前記球体状凸部の半径よりも深く形成され、前記側周壁部の径は前記球体状凸部の直径と略一致しており、前記第１の光部品と第２の光部品との調心位置で前記球体状凸部の表面が前記嵌合凹部に１つ以上の固定部位でＹＡＧ溶接固定されている構成をもって課題を解決する手段としている。

また、第２の発明は、上記第１の発明の構成に加え、前記球体状凸部には第１の光部品の接続端面と反対側の部分に、嵌合凹部との非接触部分であって前記第１の光部品と第２の光部品との光軸に対する傾き角度を調整するために不要な部分の少なくとも一部の表面側を切り欠いた切り欠き部が形成されている構成をもって課題を解決する手段としている。

さらに、第３の発明は、上記第１または第２の発明の構成に加え、前記第１と第２の光部品の少なくとも一方は光ファイバを配列した光ファイバ配列部材とした構成をもって課題を解決する手段としている。

本発明によれば、第１と第２の光部品が互いの接続端面側を対向させて配置され、第１の光部品の接続端面側に形成された球体状凸部が、第２の光部品の接続端面側に形成された嵌合凹部に嵌合されており、該嵌合凹部は、球体状凸部が当接する底部と、該底部に連接して前記球体状凸部の嵌合を受け入れる側周壁部とを有して、前記側周壁部の突出先端から前記底部までの深さが前記球体状凸部の半径よりも深く形成されているので、球体状凸部を嵌合凹部に正確に挿入することができ、この挿入により、第１と第２の光部品の光軸方向の相対位置を決定することができる。

また、本発明によれば、上記嵌合凹部の側周壁の径と球体状凸部の直径とが略一致しているので、第１と第２の光部品の光軸に直交する方向に動くことがなく、この光軸に直交する方向における第１の光部品と第２の光部品の相対位置をずれ無く決定できる。

そして、前記球体状凸部を前記嵌合凹部内で回動させることにより、第１の光部品と第２の光部品との光軸に対する傾き角度を調整でき、また、この調整後に第１と第２の光部品の光軸に直交する方向からＹＡＧレーザ光を照射してＹＡＧ溶接を行えば、嵌合凹部の側周壁部の効果により、ＹＡＧ溶接時に第１の光部品と第２の光部品との相対位置が光軸と直交する方向にずれることが無いので、前記第１の光部品と第２の光部品との調心位置で前記球体状凸部の表面を前記嵌合凹部にＹＡＧ溶接固定して、第１と第２の光部品を調心位置で固定できる。したがって、接続損失が少ない光モジュールを、歩留まりよく、迅速に製造できる。

つまり、本発明によれば、従来例と異なり、第１の光部品の球体状凸部を第２の光部品の嵌合凹部に嵌合するだけで、光軸方向と、この光軸に直交する方向とを調心することができ、かつ、光軸に対する傾き角度の調整を容易にでき、さらに、この調整後のＹＡＧ溶接時に第１の光部品と第２の光部品との相対位置が光軸と直交する方向にずれることが無いので、そのずれを修正するために、再度ＹＡＧ溶接を繰り返すことは必要無く、短時間で歩留まりよく光モジュールの製造ができ、光モジュールのコストダウンを図ることができる。

また、本発明において、球体状凸部には第１の光部品の接続端面と反対側の部分に、嵌合凹部との非接触部分であって前記第１の光部品と第２の光部品との光軸に対する傾き角度を調整するために不要な部分の少なくとも一部の表面側を切り欠いた切り欠き部が形成されている構成によれば、切り欠き部の形成分だけ、第１の光部品の小型化と軽量化を図ることができる。

さらに、本発明において、第１と第２の光部品の少なくとも一方は光ファイバを配列した光ファイバ配列部材とした構成によれば、光ファイバ配列部材を接続して成る、光通信用として広く適用可能な光モジュールを、上記のように、製造歩留まりが高く、低コストの光モジュールとすることができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。

図１には、本発明に係る光モジュールの第１実施形態例が模式的に示されている。なお、図１（ａ）は、その斜視図であり、図１（ｂ）は、断面図である。

これらの図に示すように、本実施形態例の光モジュールは、互いの接続端面１３，１４側を対向させて配置された第１と第２の光部品１，２を有している。第１と第２の光部品１，２は、それぞれ、光ファイバ３，４を配列した光ファイバ配列部材であり、ＳＵＳ等の金属製の固定部材２１，２２に形成した光ファイバ挿通孔１１，１２に、対応する光ファイバ３，４を挿通固定して形成されている。

第１の光部品１の接続端面１３側には第２の光部品２との位置合わせ用の球体状凸部５が形成されており、この球体状凸部５は第２の光部品２の接続端面１４側に形成された嵌合凹部６に嵌合されている。

該嵌合凹部６は、前記球体状凸部５が当接する底部７と、該底部７に連接して前記球体状凸部５の嵌合を受け入れる側周壁部８とを有している。底部７は、球体状凸部５の球面状の表面に対応する曲率を持つ曲面状に形成されており、側周壁部８の形成領域は、ＹＡＧレーザ光１８が貫通することによって側周壁部８と球体状凸部５とがＹＡＧ溶接固定できる厚みの壁厚を有する筒形状と成している。

また、側周壁部８の突出先端から底部７までの深さは、球体状凸部５の半径よりも深く形成されている。なお、ここで言う、側周壁部８の突出先端から底部７までの深さとは、側周壁部８の突出先端から、図１（ｂ）のＳに示す、底部７の最深部（球体状凹部５の先端位置に対応する部位）までの深さである。

前記側周壁部８の径（内径であり、図のＡ）は前記球体状凸部５の直径と略一致している（球体状凸部５の表面と側周壁部８の内周面との隙間が嵌め合い交差分だけ（例えば２〜１０μｍ程度）となるように形成されている）。

第１の光部品１と第２の光部品２との調心位置で球体状凸部５の表面が嵌合凹部６に１つ以上の固定部位９でＹＡＧ溶接固定されており、この固定により、第１の光部品１と第２の光部品２とが調心位置で固定されている。固定位置９は、側周壁部８の底部７の最深部Ｓから球体状凸部５の半径Ｒの深さの位置に形成されている。

なお、上記固定部位９は、図１（ａ）には２つ、図１（ｂ）には１つのみ示されているが、図４の従来例で説明したように、ＸＹ平面上で第１と第２の光部品１，２の光軸Ｚを示す点Ｃと固定部位９とを結んだ線とが互いに１２０°の角度で交わるように、ＹＡＧ溶接を行い、３箇所に固定部位９を形成している。なお、固定部位９の数や位置は、適宜設定されるものである。

本実施形態例は以上のように構成されており、第１の光部品１と第２の光部品２との調心は、従来例と同様に、例えば図１（ｂ）の破線に示すように、光ファイバ３の入射側にレーザダイオード１５を接続してレーザ光を入射し、この光を光ファイバ４に入射し、受光装置１６により受光しながら行われるが、本実施形態例では、第１と第２の光部品１，２のＺ方向とＸ方向とＹ方向の相対位置は、第１の光部品１の球体状凸部５を第２の光部品２の嵌合凹部６に嵌合することにより決定される。

つまり、本実施形態例では、第２の光部品２の接続端面側に形成された嵌合凹部６は、第１の光部品１の球体状凸部５が当接する底部７と、該底部７に連接して前記球体状凸部５の嵌合を受け入れる側周壁部８とを有するので、球体状凸部５の表面を嵌合凹部６の底部７に当接させることにより、第１の光部品１と第２の光部品２のＺ方向の相対位置が決定され、かつ、球体状凸部５の表面を嵌合凹部６の側周壁部８に当接させて、側周壁部８で球体状凸部５を囲むことにより、第１の光部品１と第２の光部品２のＸ方向とＹ方向の相対位置が決定される。

したがって、Ｚ方向とＸ方向とＹ方向の調心のための操作を行わなくても、これらの方向の調心を行うことができる。

そして、球体状凸部５を嵌合凹部６内で回動させることにより、第１の光部品１と第２の光部品２との光軸に対する傾き角度Ｘθ、Ｙθを調整でき、この調整後に第１と第２の光部品１，２の光軸に直交するＸ、Ｙ方向からＹＡＧレーザ光１８を照射してＹＡＧ溶接を行えば、側周壁部８の効果により、ＹＡＧ溶接時に第１と第２の光部品１，２がＸ方向やＹ方向にずれることも無く、第１の光部品１と第２の光部品２との調心位置で、球体状凸部５の表面が嵌合凹部６に固定部位９でＹＡＧ溶接固定でき、光モジュールを歩留まりよく、迅速に製造できる。

つまり、本実施形態例によれば、従来例と異なり、第１の光部品１の球体状凸部５を第２の光部品２の嵌合凹部６に嵌合するだけで、光軸Ｚ方向と、この光軸Ｚに直交するＸ、Ｙ方向とを調心することができ、かつ、光軸Ｚに対する傾き角度Ｘθ、Ｙθの調整を容易にでき、さらに、この調整後のＹＡＧ溶接時に第１の光部品１と第２の光部品２との相対位置が光軸Ｚと直交するＸ、Ｙ方向にずれることが無いので、そのずれを修正するために、再度ＹＡＧ溶接を繰り返すことは必要無く、短時間で歩留まりよく光モジュールの製造ができ、光モジュールのコストダウンを図ることができる。

なお、本発明者は、第２の光部品２に形成した嵌合凹部６の側周壁部８の突出先端から底部７までの深さを決定するに当たり、試しに、嵌合凹部６の底部７の最深部Ｓから球体状凸部５の半径Ｒの深さを第１の光部品１の球体状凸部５の半径と等しく形成し、第１と第２の光部品１，２の光軸に直交するＸ、Ｙ方向からＹＡＧレーザ光１８を照射してＹＡＧ溶接を行ってみた。その結果、この場合は、ＹＡＧ溶接時に、第２の光部品２に対する第１の光部品１の相対位置がずれることが分かった。

その理由は、ＹＡＧ溶接時には、ＹＡＧレーザ光１８によって、その溶接点の金属が一部溶けて、その後固まるという現象が生じるので、金属の一部が溶ける時に、球体状凸部５が嵌合凹部６の底部７から僅かに浮き上がり、嵌合凹部６の側周壁部８の突出先端に向けて真横から（Ｘ、Ｙ方向から）照射されるＹＡＧレーザ光１８からのＸ、Ｙ方向の力によって、球体状凸部５が嵌合凹部６の突出先端部に乗り上げてしまうことによる。

したがって、ＹＡＧレーザ光１８によって、その溶接点の金属が一部溶けても、その影響によって、球体状凸部５が嵌合凹部６の突出先端部に乗り上げるといった現象を防げられるように、最低でもその分だけ側周壁部８の突出先端から底部７までの深さを球体状凸部５の半径よりも深く形成する必要があり、本実施形態例では、側周壁部８の突出先端から底部７までの深さを嵌合凹部６の突出先端部への球体状凸部５の乗り上げを抑制できる十分な深さに形成し、側周壁部８の先端側を筒形状とした。

したがって、本実施形態例は、上記のように、光軸Ｚに対する傾き角度Ｘθ、Ｙθの調整後のＹＡＧ溶接時に第１の光部品１と第２の光部品２との相対位置が光軸Ｚと直交するＸ、Ｙ方向にずれることが無く、短時間で歩留まりよく光モジュールの製造ができ、光モジュールのコストダウンを図ることができる。

また、本実施形態例では、第１と第２の光部品１，２は、それぞれ光ファイバ３，４を配列した光ファイバ配列部材としているので、これらの光ファイバ配列部材を光接続することにより、光通信用として広く適用可能な光モジュールを、上記のように、歩留まりが高く、低コストの光モジュールとすることができる。

なお、本発明は上記各実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、第１の光部品１の球体状凸部５は、全球体状の凸部としたが、球体状凸部５は、例えば図２（ａ）に示すように形成してもよい。つまり、球体状凸部５には、第１の光部品１の接続端面１３と反対側の部分に、嵌合凹部６との非接触部分であって、第１の光部品１と第２の光部品２との光軸に対する傾き角度を調整するために不要な部分の少なくとも一部の表面側を切り欠いた切り欠き部１７を形成してもよい。

このように、球体状凸部５に切り欠き部１７を形成すると、切り欠き部１７の形成分だけ、第１の光部品１の小型化と軽量化を図ることができる。

また、上記実施形態例では、第２の光部品２に形成した嵌合凹部６の底部７は、球体状凸部５の球面状の表面に対応する曲率を持つ曲面状に形成したが、嵌合凹部６の底部７は、球体状凸部５の球面状の表面に対応する曲率を有していなくてもよく、例えば図２（ｂ）に示すように、平面状に形成してもよい。

さらに、上記実施形態例では、第１、第２の光部品１，２は金属製の固定部材２１，２２に光ファイバ３，４を固定して形成したが、第１、第２の光部品１，２の形成材料は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであり、例えばセラミックや樹脂により形成した固定部材２１，２２に光ファイバ３，４を固定して形成してもよい。

また、第１、第２の光部品１，２を複数の光ファイバを挿通固定して成る光ファイバ配列部材としてもよいし、第１、第２の光部品１，２のうち、少なくとも一方を、光ファイバ配列部材以外の、例えば光導波路部材や、レーザダイオードやフォトダイオード等を備えた光部品としてもよく、光部品の種類は適宜設定されるものである。

本発明に係る光モジュールの第１実施形態例を模式的に示す要部構成図である。 本発明に係る光モジュールの他の実施形態例を模式的に示す説明図である。 従来の光モジュールの一例を示す断面説明図である。 従来の光モジュールの製造時の問題点を示す説明図である。

符号の説明

１ 第１の光部品
２ 第２の光部品
３ 光ファイバ
４ 光ファイバ
５ 球体状凸部
６ 嵌合凹部
７ 底部
８ 側周壁部
１３，１４ 接続端面
１７ 切り欠き部

Claims (3)

1. 互いの接続端面側を対向させて配置された第１と第２の光部品を有し、前記第１の光部品の接続端面側には前記第２の光部品との位置合わせ用の球体状凸部が形成され、該球体状凸部は前記第２の光部品の接続端面側に形成された嵌合凹部に嵌合されており、該嵌合凹部は前記球体状凸部が当接する底部と、該底部に連接して前記球体状凸部の嵌合を受け入れる側周壁部とを有し、該側周壁部の突出先端から前記底部までの深さが前記球体状凸部の半径よりも深く形成され、前記側周壁部の径は前記球体状凸部の直径と略一致しており、前記第１の光部品と第２の光部品との調心位置で前記球体状凸部の表面が前記嵌合凹部に１つ以上の固定部位でＹＡＧ溶接固定されていることを特徴とする光モジュール。
2. 球体状凸部には第１の光部品の接続端面と反対側の部分に、嵌合凹部との非接触部分であって前記第１の光部品と第２の光部品との光軸に対する傾き角度を調整するために不要な部分の少なくとも一部の表面側を切り欠いた切り欠き部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
3. 第１と第２の光部品の少なくとも一方は光ファイバを配列した光ファイバ配列部材としたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光モジュール。

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