JP2006284767A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光ファィバを用いて構成した光モジュール、特に、光通信用部品や光センサ等に使用される光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module configured using an optical fiber, and more particularly to an optical module used for an optical communication component, an optical sensor, or the like.
光通信用機器の光回路の小型・集積化に向けて、種々の検討がされている。例えば、特許文献1及び2には、入出力用の光ファイバを光学機能素子の片側に設置することで、光学系部分の長さを短くできる反射型光学モジュールが開示されている。この従来の反射型光学モジュールは、モジュール外でのファイバ余長処理に必要な実装面積もインライン型光モジュールに比較して約半分に納まることから、光回路の小型化に効果がある。
Various studies have been made toward miniaturization and integration of optical circuits of optical communication devices. For example,
特許文献1の反射型光学モジュールは、基板上に反射板をファイバ光軸に対し傾けて設置し、反射板とファイバの間に光学素子やレンズを配置している。この従来例では、複数の機能をもつ反射型光学系を容易に構成でき、その実装スペースを削減、インライン型光モジュールを使用した場合に比較して光回路実装面積を約40%程度削減できるとされている。
In the reflection-type optical module of
また、特許文献2に開示された反射型光学モジュールは、レンズ系にコア拡大ファイバを用いたもので、それを光学素子にある角度で対向させる事で、ある厚さを有する光学素子を密着して結合することができ、反射型光モジュールを集積化させる手段として有効なものである。
しかしながら、特許文献1に示された従来の反射型光モジュールは、光ファィバに対してレンズを、またレンズに対して光学素子を所定の角度でアセンブリ固定する必要があり、部品点数が多く製作に手間がかかるという問題があった。
また、特許文献1に示された従来の反射型光モジュールでは、更なる小型集積化が困難であった。
However, the conventional reflection type optical module shown in
Further, in the conventional reflection type optical module disclosed in
特許文献2に示されたレンズ系にコア拡大ファイバを用いた従来例では、ファイバコリメータとして平行光に近い光を入出射する為に、コア拡大ファイバを35〜40μm程度に拡大しなければならず、製作に多くの困難を伴い手間がかかりという問題があった。
また、低損失な結合とするには接続ファイバ間の光学距離を1mm以上とることができないことから、使用する光学素子の厚さに制限があり、光学素子の選定に一定の制限があるという問題点があった。
In the conventional example in which the core expansion fiber is used in the lens system disclosed in
In addition, in order to achieve low-loss coupling, the optical distance between connecting fibers cannot be 1 mm or more, so the thickness of the optical element to be used is limited, and there is a certain limitation in the selection of the optical element. There was a point.
そこで、本発明は、小型・集積化が可能でかつ容易に作製できる光モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an optical module that can be miniaturized and integrated and can be easily manufactured.
以上も目的を達成するために、本発明に係る光モジュールは、前端面と、後端面と、前記前端面から前記後端面にそれぞれ貫通する第1及び第2の貫通孔とを有するフェルールと、
前記第1の貫通孔の前記後端面側に位置する第1光ファィバと、前記第1の貫通孔の前記前端面側に位置する第1コアレスファイバと、前記第1の貫通孔において前記第1光ファィバと前記第1コアレスファイバの間に位置し、前記第1光ファイバから出射される光を平行光線にして前記第1コアレスファイバに入射する第1グレーティドインデックスファイバと、を有してなる第1光路と、
前記第2の貫通孔の前記後端面側に位置する第2光ファィバと、前記第2の貫通孔の前記前端面側に位置する第2コアレスファイバと、前記第2の貫通孔において前記第2光ファィバと前記第2コアレスファイバの間に位置し、前記第2光ファイバから出射される光を平行光線にして前記第2コアレスファイバに入射する第2グレーティドインデックスファイバと、を有してなる第2光路と、
前記第1光路から出射された光をその機能に基づき反射及び/又は透過させた後に前記第2光路に入射する反射型光学機能素子とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical module according to the present invention includes a front end surface, a rear end surface, and a ferrule having first and second through holes penetrating from the front end surface to the rear end surface, respectively.
The first optical fiber located on the rear end face side of the first through hole, the first coreless fiber located on the front end face side of the first through hole, and the first through hole in the first through hole. A first graded index fiber that is positioned between an optical fiber and the first coreless fiber and that enters the first coreless fiber by making light emitted from the first optical fiber into parallel rays; A first optical path,
The second optical fiber located on the rear end face side of the second through hole, the second coreless fiber located on the front end face side of the second through hole, and the second through hole in the second through hole. A second graded index fiber that is located between the optical fiber and the second coreless fiber and that enters the second coreless fiber by making the light emitted from the second optical fiber into parallel rays. A second optical path,
And a reflective optical functional element that reflects and / or transmits light emitted from the first optical path based on its function and then enters the second optical path.
以上のように構成された本発明に係る光モジュールによれば、小型・集積化が可能でかつ容易に作製できる光モジュールを提供することができる。 According to the optical module of the present invention configured as described above, an optical module that can be miniaturized and integrated and can be easily manufactured can be provided.
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態について説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明に係る実施の形態1の光モジュールの構成を示す断面図であり、2芯のフェルール4を用いて一体で構成された入力側の第1光路及び出力側の第2光路と、反射型光学機能素子7とによって構成されている。
この実施の形態1では、フェルール4は、その長手方向に貫通する2つの貫通孔を有しており、一方の貫通孔を用いて第1光路が構成され、一方の貫通孔を用いて第2光路が構成される。尚、本明細書では、フェルール4の反射型光学機能素子7に対向する端面を前端面といい、その反対側の端面を後端面という。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical module according to
In the first embodiment, the
本実施の形態1において、2つの貫通孔はフェルール4の長軸に平行でかつ光軸から同じ距離だけ離れて形成されている。また、フェルール4の前端面は方向が異なる2つの第1面と第2面を含む楔形状になっており、一方の貫通孔の開口部は第1面にあり、他方の貫通孔の開口部は第2面にある。さらに、本実施の形態1では、第1面と第2面はフェルール4の長軸に直交する面に対して同じ角度θで傾斜している。
In the first embodiment, the two through holes are formed parallel to the long axis of the
本実施の形態1において、第1光路は、後端面側からフェルールの一方の貫通孔に挿入された光ファィバ3と、前端面側から一方の貫通孔に挿入されて光ファイバ3の先端に当接するグレーティドインデックスファイバ(以下、GIファイバという。)1と、前端面側から一方の貫通孔に挿入されてGIファイバ1の先端に当接するコアレスファイバ2とによって構成される。
ここで、第1光路において、GIファイバ1は、後述するように所定の長さに加工されており、光ファイバ3の先端から出射される光を平行光線にし、コアレスファイバ2を介して出射される。また、コアレスファイバ2の出射端面は、GIファイバ1によって平行になった光が反射型光学機能素子7の入射部に向けて出射されるように、フェルール4の軸に直交する平面に対して傾いて形成されている。
In the first embodiment, the first optical path contacts the
Here, in the first optical path, the
また、第2光路は、後端面側からフェルールの他方の貫通孔に挿入された光ファィバ3と、前端面側から他方の貫通孔に挿入されて光ファイバ3の先端に当接するGIファイバ1と、前端面側から他方の貫通孔に挿入されてGIファイバ1の先端に当接するコアレスファイバ2とによって構成される。
ここで、第2光路において、GIファイバ1は、所定の長さに加工されており、コアレスファイバ2を介して入射される光を集光して、光ファイバ3の先端のコア部から光ファイバ3に入射させる。また、コアレスファイバ2の出射端面は、反射型光学機能素子7からの光が効率良くコアレスファイバ2を介してGIファイバ1に入射されるように、フェルール4の軸に直交する平面に対して傾いて形成されている。
Further, the second optical path includes an
Here, in the second optical path, the
本実施の形態1において、反射型光学機能素子7は、入射される光のうち所定の光をその表面で反射するように構成された波長選択フィルタ素子であり、その入反射部がフェルール4の軸の延長線上に位置し、かつ反射型光学機能素子7の入射面がその延長線に直交するように配置される。
例えば、波長選択フィルタ素子は、第1光路から波長(λ1+λ2)の光を入射された場合に、そのうちの波長λ1の光のみを反射して、波長λ1の光が第2光路を介して出力される。
In the first embodiment, the reflective optical
For example, when the light of wavelength (λ1 + λ2) is incident from the first optical path, the wavelength selective filter element reflects only the light of wavelength λ1, and the light of wavelength λ1 is output through the second optical path. The
次に、以上のように構成された本実施の形態1の光学装置における反射型光学機能素子7とフェルール4との間隔、フェルール4の前端面における第1面と第2面の傾斜角度θの設定方法について述べる。
Next, the distance between the reflective optical
本実施の形態1において、例えば、外径125μmのファイバであるシングルモードファイバである光ファイバ3を伝搬してきた伝搬光線は、GIファイバ1によりコリメータ光(平行光)に変換され、コアレスファイバ2を伝搬し、光軸の垂直方向に対し角度θだけ傾斜した出射面から、光軸に対し角度βの方向に出射される。
ここで、コアレスファイバ2は、石英からなるコアの無いクラッド部のみからなっており、コアレスファイバの屈折率をn1、出射側媒体の屈折率をn3とすると、出射角βは、次の式(1)で与えられる。
β=sin−1{(n1/n3)・sinθ}−θ・・・式(1)
In the first embodiment, for example, the propagating light beam that has propagated through the
Here, the
β = sin −1 {(n1 / n3) · sin θ} −θ (1)
この式(1)からわかるように、コアレスファイバ2の屈折率n1が大きければ、出射角βは大きくとることができる。また、コアレスファイバにGe等の屈折率を増大させる添加物を入れることにより、屈折率n1は、1.45〜1.8の範囲で調整することができる。
As can be seen from this equation (1), if the refractive index n1 of the
実施の形態1において、2芯のフェルール4のファイバ3(貫通孔)の間隔Dは、次の式(2)で与えられ、その間隔Dは少なくとも光ファイバ3のクラッド径Cd以上でなければならない。尚、間隔Dは光ファイバ3の光軸間の距離である。
D=2L・tanβ≧Cd・・・式(2)
In the first embodiment, the distance D between the fibers 3 (through holes) of the two-
D = 2L · tan β ≧ Cd (2)
このように、本発明に係る実施の形態1では、本発明において、光ファイバ3の間隔Dが、ファイバクラッド径Cdと同等、即ち入出力用の光ファイバ3を密着した状態で、構成することも可能である。
Thus, in
この点、特許文献1の構成は、レンズが斜めに設置されており、特許文献2の構成ではファイバが角度θ2で傾斜している為、従来例では、入出力用の光ファイバを密着した状態で、構成することはできない。
したがって、本実施の形態1の光学装置は、従来例以上に小型・集積化された光モジュールを実現することができる。
In this regard, in the configuration of
Therefore, the optical device according to the first embodiment can realize an optical module that is smaller and more integrated than the conventional example.
次に、本実施の形態1のGIファイバ1について、詳細に説明する。GIファイバは、屈折率分布型光ファイバであり、所定の長さに切断するとその長さに対応した焦点距離を持ったレンズとなる。
Next, the
ここで特に、GIファイバ1は軸対称の屈折率分布をもつ光ファイバで、ほぼ2乗の屈折率分布をもつものである。
例えば、GIファイバ1のコアの半径方向の屈折率分布n(r)とすると、次の式(3)を満足するように屈折率分布が設定されている。
n(r)=n0(1−A/2r2)・・・(3)
ここで、a≧r≧0であり、n0はコア光軸上の屈折率、Aは収束定数、aはコアの半径である。
また、収束定数Aは、次の式(4)で与えられる。
A={α0・(α0―1)・Δ}/(a)α0・・・(4)
尚、α0は屈折率分布定数であり、通常は2前後に設定される。
また、ΔはGIファイバの比屈折率であり、次の式(5)で与えられる。
Δ={n0―n(a)}/n0・・・(5)
ここで、n(a)はGIファイバのコア外周面の屈折率である。
Here, in particular, the
For example, assuming that the refractive index distribution n (r) in the radial direction of the core of the
n (r) = n0 (1-A / 2r 2 ) (3)
Here, a ≧ r ≧ 0, n0 is the refractive index on the core optical axis, A is the convergence constant, and a is the radius of the core.
The convergence constant A is given by the following equation (4).
A = {α0 · (α0−1) · Δ} / (a) α0 (4)
Α0 is a refractive index distribution constant, and is usually set to around 2.
Δ is the relative refractive index of the GI fiber, and is given by the following equation (5).
Δ = {n0−n (a)} / n0 (5)
Here, n (a) is the refractive index of the core outer peripheral surface of the GI fiber.
このようなGIファイバを必要な長さZで切断することにより(内部に使用するGIファイバ長(ピッチ長P)を調整することにより)、必要な焦点距離、作動距離を得ることができ、必要とされるレンズに加工することができるので、屈折率分布型レンズとして使用することができる。また、クラッド外径125μm、コア径100μm程度のGIファイバ1を使用することにより、同じクラッド径のシングルモードファイバ3、コアレスファイバ2と融着接続して使用することができる。
By cutting such a GI fiber at the required length Z (by adjusting the GI fiber length (pitch length P) used inside), the necessary focal length and working distance can be obtained and necessary Therefore, it can be used as a gradient index lens. Further, by using the
図3は、GIファイバ1内の光線追跡の例を示したもので、コア径2a、クラッド径Cdのものである。GIファイバ2のコア11内で、ほぼサインカーブの挙動を示し、その横軸の単位長さをピッチ(P)で表したもので、縦軸はGIファイバ1内での光線の位置を示し、最も光線が広がった位置を1として図示したものである。尚、P=1は、サインカーブの1周期(2π)に相当する。
FIG. 3 shows an example of ray tracing in the
その周期P及びレンズ長Zはそれぞれ、次の式(6)及び式(7)で与えられる。
P=2π/√A・・・(6)
Z=2πP/√A・・・(7)
The period P and the lens length Z are given by the following equations (6) and (7), respectively.
P = 2π / √A (6)
Z = 2πP / √A (7)
また、GIファイバ端面と焦点間の距離を焦点距離fとすると、fは次の式(8)で与えられる。
f=1/{n0・√A・tan(√A・Z)}・・・(8)
When the distance between the end face of the GI fiber and the focal point is a focal length f, f is given by the following equation (8).
f = 1 / {n0 · √A · tan (√A · Z)} (8)
ここで、点光源からの光を平行光に変換するにはP=0.25の長さのものを使用すればよい。P=0.5の長さは、各端面間で焦点を結ぶレンズとなる。レンズとして機能させるには、P=0.05近傍からP=0.5の間の長さで使用する。 Here, in order to convert light from a point light source into parallel light, a light having a length of P = 0.25 may be used. A length of P = 0.5 is a lens that focuses between the end faces. In order to function as a lens, a length between P = 0.05 and P = 0.5 is used.
図4Aは、P=0.05〜0.3のGIファイバに平行光を入射させた場合の焦点距離fの値を示したものである。GIファイバの比屈折率Δの値が大きい方が焦点距離fが小さく、即ちNAが大きくなり、焦点でのスポット径も絞ることができる。コア径の小さなファイバと接続する場合、Δ値の大きなGIファイバ1を用いればよいことがわかる。又ピッチPが大きい程焦点距離が短くなる。光ファイバ3にP=0.25近傍のGIファイバ1を接続した場合、コアレスファイバ2から平行光に近い光線が出射する。
FIG. 4A shows the value of the focal length f when parallel light is incident on a GI fiber with P = 0.05 to 0.3. When the relative refractive index Δ of the GI fiber is larger, the focal length f is smaller, that is, the NA is larger, and the spot diameter at the focal point can be reduced. It can be seen that the
このようなGIファイバ1を用いることにより、ファイバコリメータである第1及び第2光路を構成することができる。
尚、本実施の形態1において、第1又は第2の光路は、保護被覆を剥がしクラッドを露出させて所定の長さに切断したGIファイバ1の片側にコアレスファイバ2を、反対側にシングルモードファイバ3を融着接続して、図2に示すように、フェルール4の貫通孔内に実装固定し、コアレスファイバ2側の入出射側端面を角度θで研磨加工することにより容易に作製される。
By using such a
In the first embodiment, the first or second optical path has the
以上の実施の形態1の光モジュールは、フェルール4に光ファイバ3及びレンズの機能を有するGIファイバ1及びコアレスファイバ2からなる第1光路及び第2光路が一体で構成されているので、従来に比較して部品点数を少なくでき、光学素子のアセンブリ固定及び接続用ファイバとの位置調整が必要な箇所を減らすことができるので、容易に作製でき、かつ小型集積化が可能となる。
したがって、複数の入出力ポートを有する複合化機能を持たせた集積化された小型反射型光モジュールを実現することができる。
In the optical module according to the first embodiment, since the first optical path and the second optical path including the
Therefore, an integrated small reflection type optical module having a composite function having a plurality of input / output ports can be realized.
以上の実施の形態1においては、光学素子7として、フィルター素子を用いたものについて説明した。
しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、第1光路から入射された光をその機能に基づき反射及び/又は透過させた後に第2光路に向けて出射することが可能な反射型光学機能素子を用いることができる。
そのような反射型光学機能素子として、反射型の光アイソレータ素子、ファラデー回転子、偏光子、回折格子、全反射ミラーなどが挙げられる。
In the first embodiment described above, the
However, the present invention is not limited to this, and a reflective optical function capable of emitting the light incident from the first optical path toward the second optical path after reflecting and / or transmitting the light based on the function. An element can be used.
Examples of such a reflective optical functional element include a reflective optical isolator element, a Faraday rotator, a polarizer, a diffraction grating, and a total reflection mirror.
例えば、反射型のファラデー回転子は、偏光回転角が45°になるよう基板の厚さが設定されたガーネット基板の一方の面にARコート、他方の面に反射膜をコーテイングすることにより作成される。 For example, a reflection type Faraday rotator is produced by coating an AR coat on one surface of a garnet substrate whose thickness is set so that the polarization rotation angle is 45 °, and a reflective film on the other surface. The
また、反射型の光アイソレータは、例えば、図5に示すように、磁石102の上に、全反射ミラー103、偏波面が22.5゜回転されるように厚さが設定されたファラディー回転子104、ガラス板105及び偏光子106,107を積層することにより構成される。
尚、偏光子106,107は、平行ニコル条件が45°ずれるように構成される。
In addition, as shown in FIG. 5, for example, the reflection type optical isolator is a Faraday rotation whose thickness is set on the
The
以上のように構成された光アイソレータにおいて、偏光子106を透過した入射光は、ガラス板105を透過した後に、ファラデー回転子104に入射される。そして、その入射光はファラデー回転子104によってその偏波面が22.5゜回転され、その後、全反射ミラー3によって全反射され、再びファラデー回転子104でその偏波面がさらに22.5゜回転される。従って、この光は全部で45゜回転され、その後、ガラス板105を透過して偏光子107に入射するので、この光はこの偏光子107を平行ニコルの条件で通過する。
一方、その反射光の内、光学部品の端面で反射されたり光ファイバ内部で散乱されたりして戻って来た戻り光は、再び光アイソレータの偏光子107に入射される。偏光子107に入射された戻り光は、偏光子107の平行ニコル条件を満たす光のみがこれを通過し、光アイソレータ内部に入射されるが、この光は光ファラデー回転子104を2回通過することによってさらにその偏波面が45゜回転される。従って戻り光は偏光子106に対して垂直ニコルで入射することとなり、戻り光はカットされてしまう。
以上のようにして、反射型の光アイソレータは構成される。
In the optical isolator configured as described above, incident light transmitted through the
On the other hand, of the reflected light, the returned light that has been reflected by the end face of the optical component or scattered within the optical fiber is incident on the
The reflection type optical isolator is configured as described above.
実施の形態2.
本発明に係る実施の形態2の光モジュールは、図6に示すように、傾斜角θを有する1芯のフェルール5と2芯のフェルール6を用いて、入力側が1ポートで出力側が2ポートの1×2の反射型光学系の光モジュールを構成したものである。
この実施の形態2の光モジュールでは、1芯のフェルール5を用いて入力側の第1光路が構成され、2芯のフェルール6を用いて出力側の2つの第2光路が構成されている。
尚、第1光路と第2光路はそれぞれ実施の形態1と同様に構成される。
As shown in FIG. 6, the optical module according to the second embodiment of the present invention uses a one-
In the optical module of the second embodiment, the first optical path on the input side is configured using the single-
The first optical path and the second optical path are configured in the same manner as in the first embodiment.
また、実施の形態2の光モジュールにおいて、光学機能素子7は、例えば、基板の両側にフィルタ膜を蒸着した反射型波長選択フィルタであり、基板の表面(フェルールに対向する面)には、波長λ1の光を反射する薄膜フィルタ8が形成され、基板の底面には、λ2の光を反射する薄膜フィルタ9が形成されている。
In the optical module according to the second embodiment, the optical
以上のよう構成された実施の形態2の光モジュールにおいて、1芯のフェルールにより構成された第1光路から波長(λ1+λ2)の光を入射すると、波長λ1の光は基板の表面の薄膜フィルタ8で反射して、2つある第2光路のうちの第1光路に近い方の一方の第2光路に入射される。
また、波長λ2の光は光学機能素子の基板を透過して底面に形成された薄膜フィルタ9で反射されて、2つある第2光路のうちの第1光路から離れた位置にある他方の第2光路に入射される。
In the optical module according to the second embodiment configured as described above, when light having a wavelength (λ1 + λ2) is incident from the first optical path configured by a single-core ferrule, the light having the wavelength λ1 is transmitted through the
The light having the wavelength λ2 is transmitted through the substrate of the optical functional element and reflected by the
実施の形態2の光モジュールでは、このようにして、2つの第2光路を介して波長λ1の光と波長λ2の光を分離して得ることができる。 In the optical module according to the second embodiment, the light having the wavelength λ1 and the light having the wavelength λ2 can be separated and obtained through the two second optical paths in this way.
尚、実施の形態2の光モジュールにおいて、2芯のフェルール6の貫通孔間の間隔d(第2光路間の間隔)は、次の式(9)(10)で与えられる。
d=2t・tanγ・・・(9)
γ=sin―1{(n0/n2)・sinβ}・・・(10)
ここで、tは、光学機能素子7の厚さであり、n2は、光学機能素子7の屈折率である。
In the optical module of the second embodiment, the distance d (interval between the second optical paths) between the through holes of the two-
d = 2t · tan γ (9)
γ = sin −1 {(n0 / n2) · sin β} (10)
Here, t is the thickness of the
また、フェルール5及び6の端面の傾斜角度θ、出射角βは、実施の形態1で説明したのと同様な考え方で設定すればよい。
以上のように構成された実施の形態2の光モジュールは、傾斜角度θ、出射角β及び光学素子7の厚さtを調整することにより各ファイバ間隔D及びdを短かくでき、小型の光モジュールが提供できる。
Further, the inclination angle θ and the emission angle β of the end faces of the
In the optical module according to the second embodiment configured as described above, the fiber intervals D and d can be shortened by adjusting the tilt angle θ, the emission angle β, and the thickness t of the
実施の形態3.
本発明に係る実施の形態3の光モジュールは、図7A,図7Bに示すように、実施の形態2の光モジュールにおいて、フェルール5とフェルール6とが一体化されてなるフェルール15を用いて第1光路と第2光路が構成される。尚、第1光路と第2光路の構成、光学機能素子7の構成及びフェルールと光学機能素子7との間隔の設定方法は、実施の形態2と同様であるので、それらの説明は省略する。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the optical module according to the third embodiment of the present invention uses the
実施の形態3では、この一体化されたフェルール15を用いて構成された1×2の入出射ポートを持った3芯ファイバコリメータ部及び光学機能素子7は、基板10の上に実装されて、ケース11内に納められている。
本実施の形態3では、3芯ファイバコリメータ部及び光学機能素子7を基板10の上に実装するために、基板10上にV溝又は矩形溝などを形成して位置決め、固定するようにしてもよい。
In the third embodiment, the three-core fiber collimator unit and the
In the third embodiment, in order to mount the three-core fiber collimator unit and the optical
以上のように構成された実施の形態3の光モジュールによれば、実施の形態2の光モジュールと同様、傾斜角度θ、出射角β及び光学素子7の厚さtを調整することにより各ファイバ間隔D及びdを短かくでき、小型の光モジュールが提供できる。
According to the optical module of the third embodiment configured as described above, each fiber is adjusted by adjusting the inclination angle θ, the emission angle β, and the thickness t of the
以上のように構成された実施の形態3の光モジュールによれば、3芯のフェルール15、光学機能素子7、基板10、その他実装用ケース10等により構成でき、従来の例えば、特許文献1の構成に比較しても格段に少ない部品点数で反射型光モジュールが構成できる。
According to the optical module of the third embodiment configured as described above, it can be configured by the three-
以上の実施の形態2及び3では、第1光路から入力された波長(λ1+λ2)の光を、2つの第2光路の一方から波長λ1の光、他方から波長λ2の光を取り出す分波器を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、合波器としても利用することが可能である。
たとえば、図6及び図7の光モジュールにおいて、2つの第2光路の一方から波長λ1の光を入射し、他方から波長λ2の光を入射すると、第1光路から波長(λ1+λ2)の光を取り出すことができる。
In the second and third embodiments described above, the demultiplexer that extracts the light of the wavelength (λ1 + λ2) input from the first optical path, the light of the wavelength λ1 from one of the two second optical paths, and the light of the wavelength λ2 from the other Although explained using, the present invention is not limited to this, and can also be used as a multiplexer.
For example, in the optical module shown in FIGS. 6 and 7, when light having the wavelength λ1 is incident from one of the two second optical paths and light having the wavelength λ2 is incident from the other, the light having the wavelength (λ1 + λ2) is extracted from the first optical path. be able to.
また、以上の実施の形態2及び3では、1×2の入出力ポートを有する光モジュールについて説明したが、入力又は出力ポートを3以上で構成することも可能である。
この場合、例えば、光学機能素子7として、3以上の反射型フィルタ膜を有する多層基板を用いればよい。このようにすれば、多分岐フィルタモジュールを構成することができる。
In the second and third embodiments, the optical module having 1 × 2 input / output ports has been described. However, it is also possible to configure the input or output ports by three or more.
In this case, for example, a multilayer substrate having three or more reflective filter films may be used as the
以上の実施の形態1〜3では、いずれも貫通孔を有するフェルールを用いて構成した例について説明したが、本発明では、フェルールに代えて、例えば、貫通孔の代わりにV溝を有する基板等のファイバ保持部材を用いて構成してもよい。 In the first to third embodiments described above, examples in which the ferrule having a through hole is used have been described. However, in the present invention, instead of the ferrule, for example, a substrate having a V groove instead of the through hole, or the like. The fiber holding member may be used.
実施例として、本発明に係る光モジュール(フェルール型光部品)を実際に試作して、評価を行った。
試作評価した光モジュールは、図7に示した1×2の反射型光モジュールである。
As an example, an optical module (ferrule-type optical component) according to the present invention was actually prototyped and evaluated.
The optical module evaluated as a prototype is the 1 × 2 reflective optical module shown in FIG.
本実施例で使用するファイバは、以下のようにして製作した。
GIファイバ1は、外径125μmコア径105μmのもので、Δ=0.0027のものを用いた。その一端をシングルモードファイバ(光ファイバ3)と融着接続した後、ピッチ長P=0.07(Z=0.31mm/f=1200μm)で切断して、他端を屈折率n1=1.48のコアレスファイバと融着接続して、コアレスファイバ長0.3mmの所で切断した。そうした融着接続ファイバを3本用意し、ジルコニアセラミックからなる3芯のフェルール内に装着、接着固定した。3芯フェルールは、長さ8mm、幅2mm、高さ2mmで、芯間隔D=184μm、d=130μmのものである。
The fiber used in this example was manufactured as follows.
The
その後、端面角度θ=20°になるように研磨加工し、ファイバ入出射端(コアレスファイバの端面)にそれぞれ反射防止用のARコートを施した。このようにして、ファイバとレンズが一体化されてなる光路をフェルール15の貫通孔にそれぞれ作製した。
Thereafter, polishing was performed so that the end face angle θ was 20 °, and an AR coating for antireflection was applied to each of the fiber entrance and exit ends (end face of the coreless fiber). In this way, optical paths in which the fiber and the lens were integrated were respectively formed in the through holes of the
貫通孔にそれぞれ光路が形成されたフェルール15を、長さ10mm、幅2.5mm、厚さ1mmのジルコニア製基板10の上に熱硬化型接着剤により固定実装した。光学機能素子7は、BK7ガラスからなる屈折率n2=1.41、t=0.5mm、高さ1mm幅2mmの基板両側に波長選択フィルタを有するものとし、表面のフィルタ薄膜8で波長1300nmの光を反射し、波長1550nmの光を底面の反射薄膜9により反射するようにした。それをL=0.5mmの距離に3芯フェルール15と対向して熱硬化型接着剤により固定設置した。この構成により、光学素子7への入射角β=10.5°、屈折角γ=7.5°程度である。
それを長さ、12mm、幅5mm、高さ4mmの金属ケース11に設置、反射型光モジュールとして構成した。
以上のように構成した光モジュールにおいて、ポート1(第1光路の入射端)から波長λ1=1320nmの光と波長λ2=1554nmの光とを入射したところ、ポート2(2つの第2光路のうちの第1光路に近い側の第2光路の出力ポート)から波長λ1=1320nmの光を、ポート3(2つの第2光路のうちの第1光路から離れた側の第2光路の出力ポート)からは波長λ2=1554nmの光が出力された。
It was installed in a
In the optical module configured as described above, when light of wavelength λ1 = 1320 nm and light of wavelength λ2 = 1554 nm are incident from port 1 (incident end of the first optical path), port 2 (of the two second optical paths) The light having the wavelength λ1 = 1320 nm from the output port of the second optical path closer to the first optical path of the first optical path, and the port 3 (the output port of the second optical path farther from the first optical path of the two second optical paths). Output light having a wavelength of λ2 = 1554 nm.
このとき、ポート1からポート2への挿入損失は、0.46dBであり、反射減衰量は、53dBであった。また、ポート1からポート3への挿入損失は0.57dB、反射減衰量は51dBであった。
At this time, the insertion loss from
以上より、本発明に係る光モジュールにより、ファイバとレンズを一体化し、GIファイバの長さPを調整することにより、焦点距離が調整でき、角度Θを調整することで光学距離が調整でき、光学素子7の基板を多層化することにより複合化が容易に可能な小型・集積化可能な反射型光モジュールが実現できることが示された。
As described above, with the optical module according to the present invention, the focal length can be adjusted by adjusting the length P of the GI fiber by integrating the fiber and the lens, and the optical distance can be adjusted by adjusting the angle Θ. It was shown that a reflective optical module that can be easily combined and can be made compact and integrated can be realized by multilayering the substrate of the
また、特許文献1の場合の2芯型の反射型光モジュールサイズにおいて、ファイバ間距離8.1mm、長さ25mm、幅15mm、高さ5mmになるのに比較して、本発明に係る実施例の3芯型光モジュールでは、例えば、ファイバ間距離を184μm及び130μmとでき、その場合のケースは、長さ12mm、幅2.5mm、厚さ4mmとでき、体積で1/8に縮小できる。これにより本発明に係る光モジュールにより反射型光モジュールの大幅な小型・集積化が可能であることがわかる。
Further, in the two-core reflection type optical module size in the case of
1:GIファイバ、2:コアレスファイバ、3:光ファイバ、4,5,6,15:フェルール、7:光学機能素子、10:基板、11:ケース。
1: GI fiber, 2: coreless fiber, 3: optical fiber, 4, 5, 6, 15: ferrule, 7: optical functional element, 10: substrate, 11: case.
Claims (10)
前記第1の貫通孔の前記後端面側に位置する第1光ファィバと、前記第1の貫通孔の前記前端面側に位置する第1コアレスファイバと、前記第1の貫通孔において前記第1光ファィバと前記第1コアレスファイバの間に位置し、前記第1光ファイバから出射される光を平行光にして前記第1コアレスファイバに入射する第1グレーティドインデックスファイバと、を有してなる第1光路と、
前記第2の貫通孔の前記後端面側に位置する第2光ファィバと、前記第2の貫通孔の前記前端面側に位置する第2コアレスファイバと、前記第2の貫通孔において前記第2光ファィバと前記第2コアレスファイバの間に位置し、前記第2光ファイバから出射される光を平行光にして前記第2コアレスファイバに入射する第2グレーティドインデックスファイバと、を有してなる第2光路と、
前記第1光路から出射された光をその機能に基づき反射及び/又は透過させた後に前記第2光路に入射する反射型光学機能素子と、
を有する光モジュール。 A ferrule having a front end face, a rear end face, and first and second through holes penetrating from the front end face to the rear end face, respectively;
The first optical fiber located on the rear end face side of the first through hole, the first coreless fiber located on the front end face side of the first through hole, and the first through hole in the first through hole. A first graded index fiber positioned between an optical fiber and the first coreless fiber, and collimating light emitted from the first optical fiber and entering the first coreless fiber; A first optical path,
The second optical fiber located on the rear end face side of the second through hole, the second coreless fiber located on the front end face side of the second through hole, and the second through hole in the second through hole. A second graded index fiber that is located between the optical fiber and the second coreless fiber and that collimates the light emitted from the second optical fiber and enters the second coreless fiber. A second optical path,
A reflective optical functional element that is incident on the second optical path after reflecting and / or transmitting light emitted from the first optical path based on the function;
An optical module.
前記第1光路が前記第1の溝に配置され、前記第2光路が前記第2の溝に配置された光モジュール。 The optical module according to claim 1, further comprising a holding member having a front end face, a rear end face, and first and second grooves penetrating from the front end face to the rear end face instead of the ferrule,
An optical module in which the first optical path is disposed in the first groove and the second optical path is disposed in the second groove.
It has a front end surface, a rear end surface, and first and second through holes penetrating from the front end surface to the rear end surface, respectively, and the front end surface of the ferrule has two first and second surfaces having different directions. A ferrule for an optical module including a surface, wherein the opening of the first through hole is on the first surface, and the opening of the second through hole is on the second surface.
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