JP2006190978A - 多波長用光素子モジュール及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易で、大量生産に適した多波長用光素子モジュールを提供する。
【解決手段】多波長用光素子モジュール３００は、少なくとも一以上のフォトダイオード３０４が装着されるモジュールボディー３０１と、該モジュールボディー３０１内に配置されるフィルターホルダー３０２と、該フィルターホルダー３０２に装着され、受信される光信号のうち、フォトダイオード３０４の特性波長に該当する波長の光信号を前記フォトダイオード３０４の方向に導く少なくとも一の薄膜フィルター３２１と、を含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、光通信素子に関し、特に、レーザーダイオードやフォトダイオードのような複数の能動素子が一つのモジュールに装着される多波長用光素子モジュールに関するものである。

一般に、光素子モジュールは、レーザーダイオード、フォトダイオードなどが搭載された印刷回路基板のような電気回路装置を有している。光素子モジュールは、高周波信号を光信号に変換して出射し、或いは、受信された光信号を高周波信号に変換して出力する。近年では、情報化産業の急速な発展と共に、大容量の情報が光通信網を用いて高い伝送レートで送信／受信されるようになった。したがって、大量のデータを高い伝送レートで送信／受信できる光素子モジュールを提供することが、必須的に要求されている。

図１は、従来技術による多波長用光素子モジュール１０の構造を示す図である。図１に示すように、従来の多波長用光素子モジュール１０は、レーザーダイオード１１と、少なくとも一対のフォトダイオード（１２，１３）と、を備える。

レーザーダイオード１１は、高周波（ＲＦ）信号を受信し、該高周波信号を光信号に変換することにより、光信号を出力（出射）する。フォトダイオード１２，１３は、各々光信号を受信し、該光信号を高周波信号に変換する。このとき、レーザーダイオード１１から出射された光信号と、各フォトダイオード１２，１３に受信される光信号とは、同一の光学経路を通じて進行される。したがって、各フォトダイオード１２，１３に受信される光信号らの光学経路は、それぞれの特性波長に対応するフォトダイオード（１２，１３）で入射できるように、その進行経路が変更させられるようにする必要がある。

したがって、光素子モジュール１０は、レーザーダイオード１１の光軸に沿って光信号を進行させるべく、フォトダイオード（１２，１３）の数に対応する数の薄膜フィルター(ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｆｉｌｔｅｒ)１４，１５を備える。

これにより、薄膜フィルター１４，１５によってその進行経路が変更された各光信号は、所定のレンズ１６，１７を各々透過してフォトダイオード１３，１２に入射される。ここで、レンズ１６，１７は、各々薄膜フィルター１４，１５とフォトダイオード１３，１２との間の光信号進行経路上に配置される。

図２は、従来技術による他の一例としての多波長用光素子モジュール１００を示す断面図である。図２に示すように、多波長用光素子モジュール１００は、薄膜フィルター１１１とレンズ１１３とが内蔵されたモジュールボディー１０１を有する。また、多波長用光素子モジュール１００は、モジュールボディー１０１の一端部にはレーザーダイオード１０２が、両側面にはフォトダイオード１０３，１０４が、それぞれ装着され、他端部には光ファイバー１１５が接続される構成となっている。

このような光素子モジュール１００は、薄膜フィルター１１１の装着位置を形成するために放電加工の処理を実施して、一体的に製造される。しかしながら、従来の光素子モジュール１００は、その構造が複雑なため、大量生産が難しいという問題点があった。

図３は、従来技術によるさらに他の一例としての多波長用光素子モジュール２００を示す構成図である。図３を参照すると、光素子モジュール２００は、上記の例と同様に、レーザーダイオード２０２、フォトダイオード２０３，２０４、及び光ファイバー２１５が装着及び接続されるモジュールボディー２０１を有する。さらに、薄膜フィルター２１１は、各々カセット(ｃａｓｅｔｔｅ)方式（カセットテープを装填（loading）する方式と同様の方式）であり、モジュールボディー２０１に挿入され、装着される構成となっている。

しかしながら、カセット方式で挿入、装着される構成の光素子モジュールは、複数の部品を使用するため、製造コストなどが増加するという問題点があった。さらには、薄膜フィルターをモジュールボディーに挿入して装着されることから、光素子モジュール２００を構成する部品間の製造時の公差(ｔｏｌｅｒａｎｃｅ)を考慮する必要があり、その結果、光素子モジュール２００の精密度が低下する、という問題点があった。

したがって、上述の問題点を解決するために、本発明の目的は、製造が容易で、大量生産に適した多波長用光素子モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、製造コストを節減して一定水準の精密度を確保することができる多波長用光素子モジュール及びその製造方法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、多波長用光素子モジュールであって、少なくとも一以上のフォトダイオードが装着されるモジュールボディーと、モジュールボディー内に配置されるフィルターホルダーと、フィルターホルダーに装着され、受信される光信号のうち、フォトダイオードの特性波長に該当する波長の光信号を該フォトダイオードの方向に導く少なくとも一の薄膜フィルターと、を含むことを特徴とする。

また、上記目的を達成するために、本発明は、多波長用光素子モジュールの製造方法であって、少なくとも一のフォトダイオードが装着されたモジュールボディーを提供する段階と、 フォトダイオードの特性波長に該当する光信号を該フォトダイオードの方向に導く薄膜フィルターが装着されるフィルターホルダーを提供する段階と、モジュールボディー内にフィルターホルダーを挿入させる段階と、を含むことを特徴とする。

本発明による多波長用光素子モジュール及びその製造方法によれば、薄膜フィルターを装着するためのフィルターホルダーと、フォトダイオードなどの光学素子を装着するためのモジュールボディーと、が各々別々に製作され、その後、フィルターホルダーをモジュールボディーに結合させる形態で製造されることによって、製造の容易化が図られる。すなわち、従来技術では、薄膜フィルター装着のための空間を形成するための放電加工などの製造過程が複雑であり、これが大量生産する上での障害となっていたが、本発明によれば、薄膜フィルターを装着するためのホルダーを別途に製造することで、大量生産に適するようになる。また、従来の薄膜フィルターをカセット方式で装着する光素子モジュールと比較すると、本発明においては、その構成要素（部品）の数を減少してモジュールボディーとフィルターホルダーの整列のための整列キーとキー溝を形成するので、製造コストの減少が図られ、 薄膜フィルターとフォトダイオードとの間の整列精密度を向上させることも可能となる。

以下、本発明の望ましい実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。

なお、明瞭性と簡潔性の観点から、本発明に関連した公知の機能や構成に関する具体的な説明が本発明の要旨を不明にすると判断される場合には、その詳細な説明を省略する。

図４は、本発明の望ましい実施形態による多波長用光素子モジュール３００の構造を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の多波長用光素子モジュール３００は、レーザーダイオード３０３、フォトダイオード３０４、及び光ファイバー３１５が装着されるモジュールボディー３０１と、該モジュールボディー３０１に挿入されるフィルターホルダー３０２と、を含む。

図５及び図６を参照すると、モジュールボディー３０１は、その一端部から長手方向に沿って（平行に）延びるように形成された断面円形の受容孔３１１と、この受容孔３１１の他端部の内壁に形成された段差面(ｓｔｅｐｐｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ)３１３と、を備える。モジュールボディー３０１の他端部には、光ファイバーに接続するための接続孔３１６が形成されている。この接続孔３１６は、受容孔３１１と一直線上に整列されている。

また、モジュールボディー３０１の上側面と下側面には各々結合孔３１７が形成される。結合孔３１７内には各々所定のレンズが装着され、さらに、フォトダイオード３０４がそれぞれの結合孔３１７に結合される。

受容孔３１１の端部には、段差面３１３から突出するように整列キー３１９が形成される。この整列キー３１９は、段差面３１３から突出されることによって、フィルターホルダー３０２を装着する際に、その整列位置の基準を提供する。なお、本実施形態では、整列キー３１９の数は、後述するフィルターホルダー３０２のキー溝３２９（図７参照）の数に合わせて２個（すなわち一対）設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば整列キー３１９及びキー溝３２９をそれぞれ１個だけ設ける構成としても良い。

図７及び図８を参照すると、フィルターホルダー３０２は、その長手方向に沿って形成された貫通孔３２４を内部に備える。貫通孔３２４は、レーザーダイオード３０３の光軸上に位置され、レーザーダイオード３０３から出射される光信号と、光ファイバー３１５を通じて受信される光信号が通る光経路を提供する。

貫通孔３２４の一方の端部には、所定のレンズ３２６（図４参照）を装着するためのレンズ孔３２７が、該貫通孔３２４の長手方向に沿って（平行に）形成される。ここで、レンズ３２６は、レンズ孔３２７に装着されることにより、レーザーダイオード３０３から出射される光信号の光軸上に整列するように位置される。

本実施形態では、フィルターホルダー３０２は、その外径がモジュールボディー３０１の受容孔３１１の内径と略同一であり、受容孔３１１内に挿入可能となっている。そして、この挿入の際には、フィルターホルダー３０２の端部がモジュールボディー３０１の受容孔３１１の段差面３１３に突当てられる（block）ことにより、受容孔３１１へのそれ以上の挿入を阻止される。このため、フィルターホルダー３０２の（受容孔３１１へ挿入される側の）端部には、整列キー３１９に噛み合うような形状のキー溝３２９が形成される。すなわち、受容孔３１１の端部に形成された整列キー３１９とフィルターホルダー３０２に形成されたキー溝３２９とが相互に噛み合うことによって、フィルターホルダー３０２がモジュールボディー３０１内の一定の位置に固定される。

フィルターホルダー３０２は、少なくとも一つ以上、望ましくは、モジュールボディー３０１に装着されるフォトダイオード３０４に対応する数の傾斜面３２３が、各ダイオードの位置に対応した所定位置に切欠き形成される。本実施形態では、モジュールボディー３０１に２個のフォトダイオード３０４が装着されるため、フィルターホルダー３０２に２個の薄膜フィルター３２１が装着され（図４参照）、このため、図４及び図７等に示すように、傾斜面３２３も２つ（すなわち貫通孔３２４，３２４を露呈させ、かつ相互に対向するように二箇所に）形成され、それぞれの傾斜面３２３，３２３に各薄膜フィルター３２１，３２１が取付けられる。なお、各薄膜フィルター３２１，３２１は、フィルターホルダー３０２の対応する傾斜面３２３，３２３に図示しない接着剤を用いた接着等により固定される。このように、予め各薄膜フィルターをモジュールボディー１０１とは別部材のフィルターホルダー３０２に固定しておくことにより、調整や交換等の作業の容易化が図られる。なお、使用する接着剤や接着ないし固定方法、さらには薄膜フィルターを傾斜面に固定するための構造等については特に限定されるものではなく、当業者が適宜採択することが可能である。

また、薄膜フィルターの形状についても特に限定されるものではないが、本実施形態ではフィルターホルダー３０２の対応する傾斜面３２３，３２３の形状より大きくなく、かつ、傾斜面３２３の貫通孔３２４を完全に覆う（すなわち閉塞する）ことができる形状であれば良く、図４の例ではこの条件を満たした平面長方形の構成としている。

傾斜面３２３は、フィルターホルダー３０２の外周面から貫通孔３２４に対して所定角度で傾斜するように切断（すなわち切欠き）されることによって、形成される。本実施形態のように、フィルターホルダー３０２に一対の傾斜面３２３が形成される場合には、図７及び図８に示すように、傾斜面３２３は、フィルターホルダー３０２の外周面に一定距離だけ離隔された位置から相互に近接する方向に傾斜するように形成される。したがって、各傾斜面３２３の（下側の）端部は、相互に略隣接して位置される。

一方、傾斜面３２３の傾斜角度は、貫通孔３２４を通過する光信号の波長や、フォトダイオード３０４と傾斜面３２３との相対的位置などの条件により、異なる角度に設定可能である。本実施形態では、各傾斜面３２３，３２３は、貫通孔３２４の長手方向に対して４５度の角度で傾斜するように設定及び形成される。フォトダイオード３０４の光軸は、貫通孔３２４の長手方向に対して垂直（直角）方向となるように整列される。

フィルターホルダー３０２がモジュールボディー３０１に挿入されると、２つの傾斜面３２３，３２３は、それぞれ結合孔３１７，３１７に対向するように位置する。したがって、各傾斜面３２３に装着された各薄膜フィルター３２１は、貫通孔３２４を通じて受信される光信号のうち、各フォトダイオード３０４の特性波長に該当する波長の光信号の進行経路を、各結合孔３１７の方向に転換（シフト）させる。薄膜フィルター３２１によって進行経路が転換された光信号は、各々の結合孔３１７に装着されたレンズ３２５を通過して、フォトダイオード３０４に入射される。

このとき、整列キー３１９とキー溝３２９とが相互に噛み合う状態とすることで、薄膜フィルター３２１によって進行経路が変更された光信号がフォトダイオード３０４に入射されるように、薄膜フィルター３２１が整列される。

さらに、図４を参照すると、フィルターホルダー３０２は、その端部にレンズ３２６が装着され、傾斜面３２３に各々薄膜フィルター３２１が装着された状態でモジュールボディー３０１の受容孔３１１に挿入される。ここで、上述したように、受容孔３１１に挿入されるフィルターホルダー３０２の固定位置は、整列キー３１９とキー溝３２９との係合関係によって決定される。

そして、フィルターホルダー３０２がモジュールボディー３０１に挿入された後に、レーザーダイオード３０３、フォトダイオード３０４，３０４、及び光ファイバー３１５がモジュールボディー３０１に接続される。

レーザーダイオード３０３は、モジュールボディー３０１の一端側に結合されることにより、フィルターホルダー３０２に隣接位置される。そして、上述のようにレーザーダイオード３０３の光軸は貫通孔３２４を通り、その結果、レーザーダイオード３０３から出射された光信号は、貫通孔３２４を通じて光ファイバー３１５に達する。

各フォトダイオード３０４，３０４をモジュールボディー３０１に堅固に固定させるために、モジュールボディー３０１には、フォトダイオード３０４の外周面を取り囲むリブ３１４（図４参照）を付加的に形成することができる。これにより、各フォトダイオード３０４，３０４は、対応するリブ３１４，３１４に装着されることで、モジュールボディー３０１の両側面に強固に固定される。

このように、本実施形態の多波長用光素子モジュール３００によれば、薄膜フィルター３２１はフィルターホルダー３０２に装着され、このフィルターホルダー３０２はモジュールボディー３０１内に挿入される。また、モジュールボディー３０１に装着されるフィルターホルダー３０２の固定位置は、整列キー３１９とキー溝３２９との係合関係によって決定される。

以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の変更が、特許請求の範囲の記載から導き出される本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。

例えば、フィルターホルダー３０２がモジュールボディー３０１に結合される方向（円周方向の位置）を決定するための構造として、フィルターホルダー３０２の外周面に、該ホルダー３０２の長手方向に延びるガイドリブを形成し、一方、モジュールボディー３０１の内周面にはガイド溝を形成して、フィルターホルダー３０２をモジュールボディー３０１内に挿入したときに、フィルターホルダー３０２のガイドリブとモジュールボディー３０１のガイド溝とが相互に噛み合うように結合させる構造とすることが可能である。すなわち、上述の実施形態では、モジュールボディー３０１の受容孔３１１が断面円形であり、フィルターホルダー３０２を受容孔３１１に対して回しながら挿入することが可能であるため、フィルターホルダー３０２がモジュールボディー３０１に結合されるには、挿入時において円周方向の位置（いわゆる「回動」方向における位置）が正確に合わせられる必要があり、上述した実施形態の構成の他にも、種々の態様が考えられる。

例えば、他の例としては、フィルターホルダー３０２の端部にピン孔を形成し、一方、モジュールボディー３０１の端部には整列ピンを圧入(ｐｒｅｓｓ-ｆｉｔ)して、フィルターホルダー３０２をモジュールボディー３０１内に挿入したときに、フィルターホルダー３０２のピン孔にモジュールボディー３０１の整列ピンを結合させる構造とすることも可能である。

従来の多波長用光素子モジュールの構造を示す図である。 従来の多波長用光素子モジュールの他の一例を示す断面図である。 従来の多波長用光素子モジュールのさらに他の一例を示す構成図である。 本発明の望ましい実施形態による多波長用光素子モジュールの構造を示す断面図である。 図４に示す光素子モジュールのモジュールボディーを示す斜視図である。 図５に示すモジュールボディーの断面図である。 図４に示す光素子モジュールのフィルターホルダーを示す斜視図である。 図７に示すフィルターホルダーの断面図である。

符号の説明

３００ 多波長用光素子モジュール
３０１ モジュールボディー
３０２ フィルターホルダー
３０４ フォトダイオード
３２１ 薄膜フィルター

Claims (19)

1. 少なくとも一以上のフォトダイオードが装着されるモジュールボディーと、
   前記モジュールボディー内に配置されるフィルターホルダーと、
   前記フィルターホルダーに装着され、受信される光信号のうち、前記フォトダイオードの特性波長に該当する波長の光信号を前記フォトダイオードの方向に導く少なくとも一の薄膜フィルターと、
   を含むことを特徴とする多波長用光素子モジュール。
2. 前記モジュールボディーの長手方向に沿って形成され、前記フィルターホルダーが挿入される受容孔と、
   前記受容孔の一端部の内壁に形成される段差面(ｓｔｅｐｐｅｄ ｐｏｒｔｉｏｎ)と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
3. 前記段差面に形成される整列キーと、
   前記フィルターホルダーの一端部に形成されて前記整列キーに対応するキー溝と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項２記載の多波長用光素子モジュール。
4. 少なくとも一以上の前記フォトダイオードが、前記モジュールボディーの両側面に装着されることを特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
5. 前記光素子モジュールに受信される光信号は、前記モジュールボディーの長手方向に沿って入射されることを特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
6. 前記薄膜フィルターは、前記モジュールボディーの長手方向の軸に対して所定の角度で傾斜するように装着されることを特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
7. 前記フィルターホルダーの長手方向に沿って形成され、光信号が通る経路を提供する貫通孔と、
   前記フィルターホルダーの外周面から切欠き形成され、前記貫通孔を露呈させるように設けられた少なくとも一つの傾斜面と、をさらに備え、
   前記薄膜フィルターは、前記傾斜面上に装着されること
   を特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
8. 前記薄膜フィルターと前記フォトダイオードとの間の光信号の進行経路上に装着されるレンズをさらに備えること
   を特徴とする請求項７記載の多波長用光素子モジュール。
9. 前記レンズは、前記モジュールボディー内に装着されることを特徴とする請求項８記載の多波長用光素子モジュール。
10. 各々前記フィルターホルダーの外周面の所定位置から切欠き形成され、それぞれの端部が相互に略隣接するように延びる一対の傾斜面をさらに備え、前記薄膜フィルターが前記一対の傾斜面にそれぞれ装着されること
    を特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
11. 前記フォトダイオードは、前記モジュールボディーの外周面に一対装着され、前記薄膜フィルターからの光信号をそれぞれ受信することを特徴とする請求項１０記載の多波長用光素子モジュール。
12. 前記モジュールボディーの一端部に装着され、前記フィルターホルダーの一端部に隣接するように位置されるレーザーダイオードをさらに備えること
    を特徴とする請求項１記載の多波長用光素子モジュール。
13. 前記レーザーダイオードの光軸上に整列され、前記フィルターホルダーの他端部に装着されるレンズをさらに備えること
    を特徴とする請求項１２記載の多波長用光素子モジュール。
14. 前記整列キーとキー溝との係合関係によって、モジュールボディーに対するフィルターホルダーの結合位置が設定されること
    を特徴とする請求項３記載の多波長用光素子モジュール。
15. 前記整列キーが前記キー溝と噛み合うことによって、前記薄膜フィルターが、光信号を前記フォトダイオードの方向に転換させる位置に整列されること
    を特徴とする請求項３記載の多波長用光素子モジュール。
16. 多波長用光素子モジュールの製造方法であって、
    少なくとも一のフォトダイオードが装着されたモジュールボディーを提供する段階と、
    前記フォトダイオードの特性波長に該当する光信号を前記フォトダイオードの方向に導く薄膜フィルターが装着されるフィルターホルダーを提供する段階と、
    前記モジュールボディー内に前記フィルターホルダーを挿入させる段階と、
    を含むことを特徴とする多波長用光素子モジュール製造方法。
17. 前記薄膜フィルターとフォトダイオードとの間の光信号の進行経路にレンズを提供する段階をさらに含むこと
    を特徴とする請求項１６記載の多波長用光素子モジュール製造方法。
18. 前記モジュールボディーの一端部に整列キーが提供され、前記フィルターホルダーの一端部にキー溝が提供される段階をさらに含み、前記整列キーが前記キー溝と噛み合うことによって、前記薄膜フィルターが、光信号を前記フォトダイオードの方向に転換させる位置に整列されること
    を特徴とする請求項１６記載の多波長用光素子モジュール製造方法。
19. 前記フィルターホルダーの外周面の所定位置から切欠き形成され、それぞれの端部が相互に略隣接するように延びる一対の傾斜面を形成する段階をさらに含み、前記薄膜フィルターが前記一対の傾斜面にそれぞれ装着されること
    を特徴とする請求項１６記載の多波長用光素子モジュール製造方法。

Images