JP2010145767A - Optical module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module.
半導体レーザと光ファイバを用いた光モジュールが、例えば光信号伝送用に開発されて
いる。光モジュールにおいて、半導体レーザから出力された出射光を光ファイバに光結合
させる方法が従来からいろいろと提案されている。例えば、出射光をレンズ等の集光手段
を用いて集光し、光ファイバに光結合させる方法や、半導体レーザの出射端面に光ファイ
バの端面を近接させる方法等が提案されている。
An optical module using a semiconductor laser and an optical fiber has been developed for optical signal transmission, for example. Various methods have been proposed in the past for optically coupling outgoing light output from a semiconductor laser to an optical fiber in an optical module. For example, a method of condensing outgoing light using a condensing means such as a lens and optically coupling it to an optical fiber, a method of bringing an end face of an optical fiber close to the outgoing end face of a semiconductor laser, and the like have been proposed.
集光手段を用いた方法として、特許文献1では、半導体レーザアレイとレンズアレイとを金属ブロックに搭載してLDアセンブリを構成し、LDアセンブリを側壁に窓を有するパッケージに収容封止し、側壁の外側に取着する光ファイバアレイとLDアセンブリとを光結合されてなる半導体レーザモジュールであって、パッケージの側壁の内側面に金属ブロックがレーザ溶接されてなる構成である半導体レーザモジュールが提案されている。
しかしながら、上述したような集光手段を用いた方法では、半導体レーザ、集光手段、光ファイバを同時にそれぞれの光軸に合わせる必要があるため、組み立てに時間とコストを要した。 However, in the method using the condensing means as described above, it is necessary to align the semiconductor laser, the condensing means, and the optical fiber with the respective optical axes at the same time.
そこで、本発明者は、半導体レーザが発生する光を光導波路の端部に対してレンズを介さずに、半導体レーザと光導波路を光結合して、半導体レーザと光導波路との間の一部に透明樹脂を配置し、透明樹脂を部分的に変質させて半導体レーザの出射光を光導波路へ導くための光導波路を形成することにより、コストが安く、光軸を調整するための調整時間や組み立て時間の短縮化と光結合効率を高めることができる光モジュールを提供することを目的とする。 Therefore, the present inventor optically couples the light generated by the semiconductor laser to the end of the optical waveguide without using a lens, and partially couples the light between the semiconductor laser and the optical waveguide. The transparent resin is disposed on the surface, and the transparent resin is partially altered to form an optical waveguide for guiding the emitted light of the semiconductor laser to the optical waveguide, thereby reducing the cost and adjusting time for adjusting the optical axis. An object of the present invention is to provide an optical module that can shorten the assembly time and increase the optical coupling efficiency.
この発明の第1の態様にかかる光モジュールは、半導体レーザと光導波路が光結合している光モジュールであって、前記光導波路の少なくとも一端部に配置された透明樹脂と、前記透明樹脂には光路に対応する特定の波長の光を当てることによって形成されたコア部とを備え、前記透明樹脂と前記半導体レーザは隔離して配置されていることを特徴とする。 An optical module according to a first aspect of the present invention is an optical module in which a semiconductor laser and an optical waveguide are optically coupled, and includes a transparent resin disposed at at least one end of the optical waveguide, and the transparent resin And a core portion formed by applying light of a specific wavelength corresponding to an optical path, wherein the transparent resin and the semiconductor laser are arranged separately.
この発明の第2の態様にかかる光モジュールは、前記コア部は、前記光導波路側が細くなるようにテーパ形状となっていることを特徴する。 The optical module according to a second aspect of the present invention is characterized in that the core portion has a tapered shape so that the optical waveguide side becomes thinner.
この発明の第3の態様にかかる光モジュールは、前記透明樹脂の前記光導波路とは逆側の一端には、アイソレータが配置されていることを特徴とする。 The optical module according to a third aspect of the present invention is characterized in that an isolator is disposed at one end of the transparent resin opposite to the optical waveguide.
この発明の第4の態様にかかる光モジュールは、前記透明樹脂と前記光導波路との間には、アイソレータが配置されていることを特徴とする The optical module according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that an isolator is disposed between the transparent resin and the optical waveguide.
この発明の第5の態様にかかる光モジュールは、前記光導波路の光路上に配置され、前記半導体レーザとは反対からくる光を反射させる光反射部と、前記光導波路の外周に配置されるフェルールと、を備え、前記フェルールには前記光反射部から反射された光を通過させる通過口が形成されていることを特徴とする。 An optical module according to a fifth aspect of the present invention is disposed on the optical path of the optical waveguide, and reflects a light reflecting part that reflects light coming from the opposite side of the semiconductor laser, and a ferrule disposed on the outer periphery of the optical waveguide. And the ferrule is formed with a passage port through which the light reflected from the light reflecting portion passes.
この発明の第6の態様にかかる光モジュールは、前記光反射部は、前記光導波路の端面に蒸着により形成されていることを特徴とする。 The optical module according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that the light reflecting portion is formed on the end face of the optical waveguide by vapor deposition.
この発明の第7の態様にかかる光モジュールは、前記通過口は、前記フェルールの外側に形成された外穴と、前記外穴より小さく形成された内穴の2段構造となっていることを特徴とする。 In the optical module according to the seventh aspect of the present invention, the passage has a two-stage structure of an outer hole formed outside the ferrule and an inner hole formed smaller than the outer hole. Features.
この発明の第8の態様にかかる光モジュールは、前記フェルールは、前記光導波路の外周半分以上を覆うように配置されていることを特徴とする。 The optical module according to an eighth aspect of the present invention is characterized in that the ferrule is disposed so as to cover more than half of the outer periphery of the optical waveguide.
以上説明したように本発明によれば、半導体レーザと光導波路との間の一部に透明樹脂を配置し、透明樹脂を部分的に変質させて半導体レーザの出射光を光ファイバへ導くための光導波路を形成することにより、光軸を調整するための調整時間や組み立て時間の短縮化と光結合効率を高めることができる。 As described above, according to the present invention, the transparent resin is disposed in a part between the semiconductor laser and the optical waveguide, and the transparent resin is partially altered to guide the emitted light of the semiconductor laser to the optical fiber. By forming the optical waveguide, the adjustment time for adjusting the optical axis and the assembly time can be shortened and the optical coupling efficiency can be increased.
この発明の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと同等なもので置換した実施態様を採用する
ことが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。
なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below is for explanation, and does not limit the scope of the present invention. Accordingly, those skilled in the art can employ embodiments in which each or all of these elements are replaced by equivalents thereof, and these embodiments are also included in the scope of the present invention.
In addition, about each component which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
本発明の第1の実施形態に係る光モジュールを、図1〜3を用いて以下に説明する。図1〜3は、光モジュールについての断面図である。なお、以下光導波路として光ファイバを例に挙げて説明する。 An optical module according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 are sectional views of the optical module. Hereinafter, an optical fiber will be described as an example of the optical waveguide.
図1の光モジュール100は主に送信器の構成であり、フェルール101の内部に光ファイバ102を配置し、光ファイバ102のコア部102bに光を入射させるように光送信モジュール106が配置されている。光送信モジュール106は、その内部に基板109が配置され、基板109上には光素子108が実装されている。そして、光送信モジュール106は、光素子108に電流を流すことによって、光素子108を発光させ、光送信モジュールの出射部に配置してある集光レンズ107により、発光させた光を集光させている。
The
光ファイバ102の一端側には、透明樹脂103が配置され、透明樹脂103は光路に対応する部分がコア部104としてテーバー形状となるように変質させられている。そして、透明樹脂103と光送信モジュール106間には、戻り光を遮断するアイソレータ105が配置されている。そして、透明樹脂103と光送信モジュール106はある距離を保って配置されている。
A
透明樹脂103とコア部104は同一の材質からなっており、光路としてコア部に変質させたい部分に、例えば波長1.27μmの光を照射させることによって、透明樹脂103の屈折率を変化させて、コア部104を形成している。
The
このように屈折率を変化させることによって、光送信モジュールで発光した光をコア部104に閉じ込めることが可能となり、光送信モジュール106と光ファイバ102間の光結合効率を向上させることが可能となる。さらに、光ファイバの端部に透明樹脂を配置した後、光を照射するだけで製造可能であるため、製造コストを安く抑えることが可能となる。
By changing the refractive index in this way, light emitted from the optical transmission module can be confined in the
透明樹脂103と光送信モジュール106はある距離を保って配置されていることで、光送信モジュール106の出射部に配置してある集光レンズ107は透明樹脂103と直接接することがなくなる。また、反対に集光レンズ107と透明樹脂103が直接接してしまうと、空間と透明樹脂103とは、その屈折率が異なることから、集光レンズ107の形状も透明樹脂103に適合させるために変化させなければならず、従来から使用されている集光レンズ107を使用することができなってしまう。
Since the
したがって、透明樹脂103と光送信モジュール106はある距離を保って配置されていることで、従来からある集光レンズ107を有する光送信モジュール106を使用することができるので、コストを安く抑えることが可能となる。
Accordingly, since the
次に、図2に示す光モジュール100は、アイソレータ105を透明樹脂103に接するようにした点が、図1と異なる点である。このとき、透明樹脂103もしくはコア部104自体に接着機能をもたせ、アイソレータ105を接着固定することが可能である。
Next, the
このようにアイソレータ105を透明樹脂103に接するようにしたことにより、アイソレータ105の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール106と光ファイバ102間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
By making the
次に、図3に示す光モジュール100は、アイソレータ105を光ファイバ102と透明樹脂103の間に配置した点が図1、図2と異なる点である。このとき、透明樹脂103もしくはコア部104自体に接着機能をもたせ、アイソレータ105を接着固定することが可能である。
Next, the
このようにアイソレータ105を光ファイバ102と透明樹脂103の間に配置したことにより、アイソレータ105の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール106と光ファイバ102間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
By arranging the
また、上述した図1〜3の光モジュールについて、透明樹脂103を配置する側の端面を斜めに形成することで、光ファイバ102とコア部104との接続点での反射光を抑制することも可能である。
Moreover, about the optical module of FIGS. 1-3 mentioned above, the reflected light in the connection point of the
本発明の第2の実施形態に係る光モジュールを、図4〜図6を用いて以下に説明する。図4〜図6は、光モジュールについての断面図である。 An optical module according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 4 to 6 are cross-sectional views of the optical module.
図4の光モジュール200は主に送受信器の構成であり、図1で説明した光モジュール100の透明樹脂103とアイソレータ105の間に、光ファイバ102の透明樹脂103が配置されている端部とは逆側の端部からくる受信光を反射させる光フィルタ205を配置している。光フィルタ205で反射された受信光は、集光レンズ207を介して、光受信モジュール206で受光する構成となっている。
The
図5の光モジュール300は図4と同じく送受信器の構成であり、図4と異なる点は、
光フィルタ205の配置位置をフェルール101の内部に配置した光ファイバ102および光ファイバ302の間にしたことである。そして、光フィルタ205で反射された受信光を通過させる通過口301がフェルール101に形成されている。通過口301はフェルール101を研磨する等で形成することが可能である。フェルールの材質としては、加工性に優れたアルミナやガラスが好ましい。
The optical module 300 in FIG. 5 has a transceiver configuration as in FIG.
That is, the
さらに、光フィルタ205は、光ファイバ102もしくは光ファイバ302の端部の端面に蒸着させて形成することが望ましい。端面に光フィルタ205を蒸着した光ファイバをフェルール101に挿入するだけなので、製造工程の簡略化を簡単に実現することができる。
Furthermore, the
このように光フィルタ205を光ファイバ102および光ファイバ302の間に配置することによって、光フィルタ205の固定という製造工程を簡略化させ、光送信モジュール106と光ファイバ302間の高い光結合効率を実現させつつ、光受信モジュール206と光ファイバ102間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
By arranging the
次に図6の光モジュール300は、通過口401を2段構造とした点が図5と異なる部分である。そして、2段構造とした通過口401の光ファイバ102の部分と接している部分に透明樹脂403を配置している。
また、光ファイバ302について、曲げに強いフォーリファイバなどを使うことによって、閉じ込め効果の高い構造とすることが可能となる。
Next, the optical module 300 of FIG. 6 is different from FIG. 5 in that the
In addition, the
このように、通過口401を2段構造としたことで、2段構造の外周部分は粗く広めに削り、光ファイバ102の直近のみ精度良く削ることで、製造工程を簡略化することができる。また、光ファイバ102と接している部分に透明樹脂403を配置することで、透明樹脂403のレンズ効果により、光受信モジュール206と光ファイバ102間の高い光結合効率を実現させることが可能となる。
As described above, since the
上記で説明した図5および図6の通過口301、401の構造を図7および図8に示した図で説明する。図7(a)は図5のフェルール101を長手方向から見た断面図であり、図7(b)は図7(a)のA−A´部分の断面図である。また図8(a)は図6のフェルール101を長手方向から見た断面図であり、図8(b)は図8(a)のB−B´部分の断面図である。
The structure of the
図7(b)から図5の通過口301は、フェルール101で光ファイバ102の外周半分以上を覆うように形成されている。
また、図8(b)から図6の通過口401はフェルール101で光ファイバ102の外周半分以上を覆うように形成され、通過口401が2段構造となるように形成させている。
このようにフェルール101は、光ファイバ102の外周半分以上を覆うように形成されているため、フェルール101の内部に光ファイバ102を挿入した後の製造工程においても、フェルール101から光ファイバ102の脱落を防止ですることができる。
7B to FIG. 5 is formed so that the
8B to 6 are formed so that the
Thus, since the
次に、本発明の光モジュールの透明樹脂を配置した光ファイバの製造方法を、図9、10を用いて以下に説明する。 Next, the manufacturing method of the optical fiber which has arrange | positioned the transparent resin of the optical module of this invention is demonstrated below using FIG.
図9(a)では、まず、フェルール501の内部に光ファイバ502を配置したコネクタ500を用意する。そして、あらかじめ調製しておいた透明樹脂503を樹脂塗付装置510により、コネクタ500の端面に塗布する。なお、透明樹脂503として、シリコーン樹脂を使用した。
In FIG. 9A, first, a
図9(b)では、コネクタ500の端面に塗布した透明樹脂503を硬化させる。硬化させる条件については、使用する透明樹脂503に適したものを使用する。なお、シリコーン樹脂を硬化させるための一条件として、150℃の雰囲気中に1時間放置して、シリコーン樹脂の硬化を行った。
In FIG. 9B, the
図9(c)では、レーザ光源520を用いて、波長1.27μmの光を図9(b)で硬化させた透明樹脂503に向けて照射する。このとき、波長1.27μmの光が当たる部分が、コア部504に変質することで光路が形成される。変質させる条件については、使用する透明樹脂503に適した条件で実施する。なお、コア部504に変質させる条件として、レーザ光源520の光出力を10mWに設定し、透明樹脂503に8時間照射させた。
In FIG. 9C, the laser light source 520 is used to irradiate light having a wavelength of 1.27 μm toward the
このような条件で光を照射することによって、シリコーン樹脂中のSiの架橋密度が上がり、光を照射させた部分の屈折率の変化が生じ、光導波路が形成される。なお、コア部504を形成するときの光軸の調整は、コネクタ500を図示しない割スリーブも用いて固定することによって、簡単に実現することが可能となる。
By irradiating light under such conditions, the crosslink density of Si in the silicone resin is increased, and the refractive index of the portion irradiated with light is changed to form an optical waveguide. The adjustment of the optical axis when forming the
次に、図10を用いて透明樹脂を配置した光ファイバの別の製造方法を説明する。なお、図10(a)、(b)は図9(a)、(b)と同様な工程であり、説明を省略する。 Next, another method for manufacturing an optical fiber in which a transparent resin is arranged will be described with reference to FIG. Note that FIGS. 10A and 10B are the same steps as FIGS. 9A and 9B, and a description thereof will be omitted.
図10(c)は、レーザ光源520を用いて、波長1.27μmの光を図10(b)で硬化させた透明樹脂503が配置してあるコネクタ500の反対側の端面から照射する。このとき、波長1.27μmの光が当たる部分が、コア部504に変質することで光路が形成される。変質させる条件については、コア部504に変質させる条件として、レーザ光源520の光出力を10mWに設定し、透明樹脂503に12時間照射させた。
10C, a laser light source 520 is used to irradiate light having a wavelength of 1.27 μm from the opposite end surface of the
このような条件で光を照射することによって、シリコーン樹脂中のSiの架橋密度が上がり、光を照射させた部分の屈折率の変化が生じ、光導波路が形成される。また、このように形成されたコア部504は、光ファイバ502のコア径とほぼ同一の大きさの径となることから、光ファイバ502とコア部504との接続点での反射光を抑制することも可能となる。
By irradiating light under such conditions, the crosslink density of Si in the silicone resin is increased, and the refractive index of the portion irradiated with light is changed to form an optical waveguide. Further, since the
上述したレーザ光源520からの出射光の照射条件としては、少なくとも出射光の波長、及び出射光の照射時間が挙げられる。また、少なくとも酸素分子を含む雰囲気で、酸素を活性化させる波長領域を少なくとも含む波長領域の波長となるように、出射光の波長及び雰囲気温度を調整する。 The irradiation conditions of the emitted light from the laser light source 520 described above include at least the wavelength of the emitted light and the irradiation time of the emitted light. In addition, the wavelength of the emitted light and the ambient temperature are adjusted so that the wavelength in the wavelength region including at least the wavelength region that activates oxygen in the atmosphere including at least oxygen molecules.
これは、レーザ光源520からの出射光の波長が、酸素を1重項励起状態にする波長領
域(1.2687μm以下の波長領域)であるとき、出射光のエネルギーにより雰囲気中
の酸素が活性化し、即ち、3重項励起状態から1重項励起状態になり、メチル基を側鎖に
有するメチルレジン系シリコーン樹脂と反応するためである。
This is because the oxygen in the atmosphere is activated by the energy of the emitted light when the wavelength of the emitted light from the laser light source 520 is a wavelength region in which oxygen is in a singlet excited state (a wavelength region of 1.2687 μm or less). That is, this is because the triplet excited state is changed to the singlet excited state and reacts with a methyl resin silicone resin having a methyl group in the side chain.
即ち、シリコーン樹脂において、酸素が活性化(3重項状態から1重項状態になる)し
、場合によってラジカル反応が起こり、メチル基等の低分子側鎖を切り、主鎖を重合化さ
せるためである。
That is, in a silicone resin, oxygen is activated (from a triplet state to a singlet state), and in some cases, a radical reaction occurs to cut a low molecular side chain such as a methyl group and polymerize the main chain. It is.
図11は、メチルレジン系シリコーン樹脂の変質メカニズムを説明するための図である。
図11に示すように、酸素雰囲気において、メチル基を側鎖に有するメチルレジン系シリコーン樹脂(状態1)に、1.2687μm以下の波長領域を満足する波長の出射光をレーザ光源520から出力すると、メチル基である側鎖を切って1重項励起状態の酸素と結合し(状態2)、主鎖を重合化する(状態3)。
また、透明樹脂503は、シリコーン樹脂に限らず、光を照射させて樹脂の屈折率が変化するものであれば、他の樹脂についても適用することも可能である。
FIG. 11 is a view for explaining the alteration mechanism of a methyl resin-based silicone resin.
As shown in FIG. 11, when an emitted light having a wavelength satisfying a wavelength region of 1.2687 μm or less is output from a laser light source 520 to a methyl resin silicone resin (state 1) having a methyl group in a side chain in an oxygen atmosphere. The side chain which is a methyl group is cut and bonded to oxygen in a singlet excited state (state 2), and the main chain is polymerized (state 3).
Further, the
100、200、300、400 光モジュール
500 コネクタ
101、501 フェルール
102、302、502 光ファイバ
103、403、503 透明樹脂
104、504 コア部
105 アイソレータ
106 光送信モジュール
107、207 集光レンズ
108 光素子
109 基板
205、305 光フィルタ
206 光受信モジュール
301、401 通過口
100, 200, 300, 400
101, 501
Claims (8)
前記光導波路の少なくとも一端部に配置された透明樹脂と、
前記透明樹脂には光路に対応する特定の波長の光を当てることによって形成されたコア部とを備え、
前記透明樹脂と前記半導体レーザは隔離して配置されていることを特徴とする光モジュール。 An optical module in which a semiconductor laser and an optical waveguide are optically coupled,
A transparent resin disposed on at least one end of the optical waveguide;
The transparent resin comprises a core portion formed by applying light of a specific wavelength corresponding to the optical path,
The optical module, wherein the transparent resin and the semiconductor laser are arranged separately.
前記光導波路の外周に配置されるフェルールと、を備え、
前記フェルールには前記光反射部から反射された光を通過させる通過口が形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光モジュール。 A light reflecting portion that is disposed on the optical path of the optical waveguide and reflects light coming from the opposite side of the semiconductor laser;
A ferrule disposed on the outer periphery of the optical waveguide,
5. The optical module according to claim 1, wherein the ferrule is formed with a passage port through which light reflected from the light reflecting portion passes.
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