JP2011204788A - 光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】小型化に寄与し、モニタPDの検出精度を更に高めることができる光モジュールを提供する。
【解決手段】光モジュール1は、レーザダイオード16と、レーザダイオード16を内蔵する積層セラミックパッケージ2と、積層セラミックパッケージ2に固定され、レーザダイオード16と光結合される光ファイバ33を収容する金属スリーブ31と、レーザダイオード16からの出射光の光軸と交差する主面23aを有し、出射光の一部を受けて該出射光の一部を光ファイバ33へ向けて反射する反射領域23bを主面23a内に含む反射部材23と、出射光のうち反射領域23bの外側を通過した光を受けるモニタ用フォトダイオード20とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】光モジュール1は、レーザダイオード16と、レーザダイオード16を内蔵する積層セラミックパッケージ2と、積層セラミックパッケージ2に固定され、レーザダイオード16と光結合される光ファイバ33を収容する金属スリーブ31と、レーザダイオード16からの出射光の光軸と交差する主面23aを有し、出射光の一部を受けて該出射光の一部を光ファイバ33へ向けて反射する反射領域23bを主面23a内に含む反射部材23と、出射光のうち反射領域23bの外側を通過した光を受けるモニタ用フォトダイオード20とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、光通信等で使用される光モジュールに関するものである。
従来の光モジュールとしては、例えば特許文献1に記載されているように、レーザダイオード(以下、LDとする)の光出射面がレンズを介して光ファイバと光結合され、LDの光反射面がモニタ用フォトダイオード(以下、モニタPDとする)と光結合されたものが知られている。
特許文献1に記載された構成のような、LDの光反射面から漏れる光をモニタPDにより検出する方式には、次の問題点がある。すなわち、LDの前方に光ファイバとの結合の為の光学部品を配置し、さらにLDの後方にモニタPDを配置することとなり、光学系が前後に延び、光モジュールの小型化を妨げてしまう。また、LDの光出射面(前端面)からの出射光と、光反射面(後端面)から漏れる光とでは光強度が大きく異なるので、後端面から漏れる光をモニタPDにより検出する場合、検出精度が抑えられてしまう。
上記問題点に鑑み、例えば、所定の反射率をもつように調整された反射面をLDの光出射面の前方に配置し、該反射面において反射した出射光を光ファイバへ導く一方、該反射面を透過した出射光をモニタPDにより検出することが考えられる。このような方式によれば、LDの前方に光学部品やモニタPDを配置できるので、光モジュールの小型化に寄与できる。また、光出射面からの強い光をモニタPDが検出できるので、検出精度を高めることができる。しかしながら、このような方式では、LDの出射光の一部を、反射面を透過させてモニタPDへ入射させるので、反射面を透過する際のロス(損失)が生じてしまい、検出精度に影響する。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、小型化に寄与し、モニタPDの検出精度を更に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。
上述した課題を解決するために、本発明による光モジュールは、(a)レーザダイオードと、(b)レーザダイオードを内蔵するパッケージと、(c)パッケージに固定され、レーザダイオードと光結合される光ファイバを収容する部材と、(d)レーザダイオードからの出射光の光軸と交差する第1の面を有し、出射光の一部を受けて該出射光の一部を光ファイバへ向けて反射する第1の反射領域を第1の面内に含む反射部材と、(e)出射光のうち第1の反射領域の外側を通過した光を受けるモニタ用フォトダイオードとを備えることを特徴とする。
この光モジュールにおいては、レーザダイオードからの出射光の一部が、反射部材の第1の面内に形成された第1の反射領域へ入射する。第1の反射領域は、この出射光の一部を光ファイバへ向けて反射する。一方、出射光の残部は、第1の反射領域の外側を通る。そして、第1の反射領域の外側を通過する光のうち少なくとも一部は、モニタ用フォトダイオードに入射する。この光モジュールによれば、レーザダイオードの前方に反射部材やモニタ用フォトダイオードを配置できるので、光モジュールの小型化に寄与できる。また、レーザダイオードの光出射面からの強い出射光をモニタ用フォトダイオードが検出できるので、検出精度を高めることができる。また、モニタ用フォトダイオードが受ける光は第1の反射領域の外側を通過した光なので、所定の反射率をもつように調整された反射面を透過した光を受ける場合のようなロス(損失)が殆どない。したがって、レーザダイオードの検出精度を更に高めることができる。
また、上記光モジュールは、レーザダイオードが所定の拡がり角θ1でもって出射光を出射し、第1の反射領域の外縁のうち少なくとも一部とレーザダイオードの光出射端とを結ぶ直線と、第1の反射領域に入射する出射光の光軸との成す角θ2が、所定の拡がり角θ1の1/2より小さいことを特徴としてもよい。このような構成によって、レーザダイオードからの出射光の一部を第1の反射領域へ入射させ、他の一部を第1の反射領域の外側を通過させてモニタ用フォトダイオードへ入射させる構成を好適に実現できる。
また、上記光モジュールは、第1の反射領域が第1の面の全面にわたって形成されており、モニタ用フォトダイオードが、出射光のうち第1の面の外側を通過した光を受けることを特徴としてもよい。このような構成によって、上記光モジュールを好適に実現できる。
また、上記光モジュールは、第1の反射領域が第1の面の一部に形成されており、モニタ用フォトダイオードが、出射光のうち第1の反射領域の外側を通過し且つ反射部材を透過した光を受けることを特徴としてもよい。このような構成によって、上記光モジュールを好適に実現できる。この場合、第1の反射領域は、第1の面の全面にわたって反射膜が成膜された後、第1の反射領域を除く領域上に成膜された反射膜が除去されることにより形成されたことを特徴としてもよい。或いは、第1の反射領域は、第1の面の第1の反射領域を除く領域上にマスクが形成され、第1の面の全面にわたって反射膜が成膜された後、マスクが除去されることにより形成されたことを特徴としてもよい。これらのうち何れかの構成によって、反射部材の第1の面の一部に第1の反射領域を好適に形成できる。
また、上記光モジュールは、反射部材が、光の入射角の増加に応じて反射率が増加する反射膜を第1の面に有し、第1の反射領域は、出射光が反射膜に対して所定の入射角以上で入射する領域であることを特徴としてもよい。このような構成であっても、反射部材の第1の面の一部に第1の反射領域を好適に形成できる。
また、上記光モジュールは、反射部材が、第1の面に対して0°より大きい角度を成す第2の面を更に有し、第1の反射領域の外側を通過した光をモニタ用フォトダイオードへ向けて反射する第2の反射領域を第2の面内に含むことを特徴としてもよい。このように、第1の反射領域の外側を通過する光を反射する第2の反射領域を反射部材が有することによって、この光をモニタ用フォトダイオードへ効率的に入射させることができる。
また、上記光モジュールは、反射部材と光ファイバとの間の光路上に配置された高結合型非球面レンズを更に備えることを特徴としてもよい。これにより、レーザダイオードと光ファイバとの結合効率をより高めることができる。
また、上記光モジュールは、パッケージが、レーザダイオードが実装される第1セラミック層と、第1セラミック層の上に積層された第2セラミック層とを有する積層セラミックパッケージであり、筒状部材が、金属製であり、第2セラミック層の上面に接合されていることを特徴としてもよい。
また、上記光モジュールは、レーザダイオードが、第1セラミック層上にサブマウントを介して実装されており、モニタ用フォトダイオードが、第1セラミック層上に直に実装されていることを特徴としてもよい。
本発明の光モジュールによれば、光モジュールの小型化に寄与し、モニタPDの検出精度を更に高めることができる。
以下、添付図面を参照しながら本発明による光モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下の実施形態において説明する光モジュールは、GE−PON(Gigabit Ethernet-Passive Optical Network)の宅側装置(ONU:Optical NetworkUnit)や局側装置(OLT:Optical Line Terminal)に搭載される一心双方向光デバイスや、次世代システムの10G−EPONのONUなど、小型・低コストであって高出力が要求される用途に適した光通信用デバイスである。
(実施の形態)
図1は、本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示した光モジュールの一部断面を含む斜視図であり、図3は、光モジュールの一部の構成を概略的に示す図である。図1及び図2に示すように、本実施形態の光モジュール1は、光デバイス及び電子部品が配置される積層セラミックパッケージ2を備えている。
図1は、本発明に係る光モジュールの一実施形態を示す斜視図である。図2は、図1に示した光モジュールの一部断面を含む斜視図であり、図3は、光モジュールの一部の構成を概略的に示す図である。図1及び図2に示すように、本実施形態の光モジュール1は、光デバイス及び電子部品が配置される積層セラミックパッケージ2を備えている。
積層セラミックパッケージ2は、第1セラミック層3a,第2セラミック層3bおよび第3セラミック層3cを含む複数のセラミック層が積層された多層構造を有している。これらのセラミック層は、加工性に優れるアルミナで形成されている。積層セラミックパッケージ2は、これら複数のセラミック層を位置決め積層した状態で焼結及びダイシング加工を行うことにより形成される。
複数のセラミック層それぞれの外形は、略矩形となっている。第2セラミック層3bおよび第3セラミック層3cを除く他のセラミック層の上面及び下面には、金属製の回路配線パターン(メタライズ層)がそれぞれ設けられている。また、これらのセラミック層には、上下の回路配線パターン同士を電気的に接続する複数のビアが当該セラミック層を貫通するように設けられている。最下層に位置するセラミック層の下面には、外部回路との接続を行うための外部接続端子(図示せず)が設けられている。
第2セラミック層3bの中央部分には、開口部10が形成されている。この開口部10は、第1セラミック層3aの上面と協働して光デバイスを実装するための矩形状の凹部(キャビティ)11を形成している。
第3セラミック層3cは、第2セラミック層3bに電子部品を実装するためのスペースを確保するように略矩形の環状を呈しており、積層セラミックパッケージ2の側壁を構成している。つまり、第3セラミック層3cは、凹部11を含む領域を取り囲むように設けられている。第3セラミック層3cの上面及び下面には、回路配線パターン12がそれぞれ設けられている。ただし、第3セラミック層3cには、上下の回路配線パターン12同士を電気的に接続するビアは設けられていない。従って、第3セラミック層3cの上面と下面とは、電気的に完全に絶縁(分離)された状態となっている。第3セラミック層3cの上面の回路配線パターン(メタライズ層)12には、略矩形環状の金属リング13がロウ付け等により固定されている。
上記凹部11の底面には、直方体状のサブマウント14が載置されている。サブマウント14の厚みは、第2セラミック層3bの厚みと同等である。つまり、サブマウント14の上面と第2セラミック層3bの上面とは面一となっている。サブマウント14は、セラミック層3a〜3cを構成するアルミナよりも熱伝導率の高い絶縁材料(例えば窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、炭化珪素、サファイア、ダイヤモンド等)によって構成されている。
サブマウント14の上面には、レーザダイオード(以下、LDとする)16が実装されている。LD16は、端面発光型LDであり、横方向(第2セラミック層3bの上面に沿った方向)に向けて光を出射する。
LD16の前方に位置する凹部11上には、板状の反射部材23が配置されている。反射部材23は、LD16の出射光の光軸と交差する主面(第1の面)23aを有しており、本実施形態では、この主面23aとLD16の出射光の光軸との成す角が45°となるように反射部材23の向きが設定されている。
反射部材23の主面23aには、LD16からの出射光を反射する反射領域23bが含まれている。なお、本実施形態では、反射部材23の主面23aの全面が反射領域23bとなっている。反射領域23bは、本実施形態における第1の反射領域であり、LD16からの出射光の一部を受けて、該出射光の一部を、上方に配置された光ファイバ33へ向けて垂直に反射する。反射領域23bは、例えば誘電体多層膜等の反射膜が形成されることによって、LD16の出力波長に対して高い反射率を有している。誘電体多層膜は、LD16の出力波長に対して高い反射率をもつように各層の材料及び厚さが制御される。
なお、反射部材23の形状としては、主面23aを有していれば、直角三角形や五角形あるいは平面形状であっても良い。また、反射部材23の材料としては、ガラスや樹脂材料を用いることができる。反射部材23は、後述するモニタ用フォトダイオードやワイヤ類と干渉しないことを考慮して、片端支持や両端支持などによって支持されることが好ましい。
LD16の前方に位置する凹部11の底面には、LD16の出力光量をモニタするためのモニタ用フォトダイオード(以下、モニタPDとする)20が、該底面に直に(すなわち、サブマウントを介することなく)実装されている。モニタPD20は、LD16からの出射光のうち、反射部材23の反射領域23bの外側を通過した光を受ける。
以上のような積層セラミックパッケージ2の上面には、レンズ24を保持する金属製のホルダ25が固定されている。このとき、積層セラミックパッケージ2の内部を窒素置換した環境において、ホルダ25が金属リング13の上面に溶接されることで、積層セラミックパッケージ2の内部が気密封止される。ホルダ25は、金属リング13に接合され、積層セラミックパッケージ2の上部開口を覆い塞ぐフタ部26と、このフタ部26と一体化された筒状部27とを有している。筒状部27の軸心は、積層セラミックパッケージ2の上下面に対して直交している。
レンズ24は、筒状部27の内周面から張り出すように設けられた環状保持部27aに封止固定されることにより、反射部材23と光ファイバ33との間の光路上に配置されている。レンズ24は、例えば高結合型非球面レンズであることが好ましい。LD16と光ファイバ33との結合効率をより高めることができるからである。
ホルダ25には、金属製のジョイント28が、UV硬化接着剤を用いた接着やYAG溶接等により固定されている。ジョイント28は、光を通すための貫通穴29aを有する基部29と、この基部29と一体化された筒状部30とを有している。そして、その筒状部30の内周面がホルダ25の筒状部27の外周面に接合されている。
ジョイント28の基部29には、金属スリーブ31が、UV硬化接着剤を用いた接着やYAG溶接等により固定されている。金属スリーブ31の内部には、ジルコニアスリーブ32が配置されている。ジルコニアスリーブ32内のジョイント28側には、LD16と光結合される光ファイバ33を保持したフェルール34が配置されている。また、金属スリーブ31の内部には、フェルール34を圧入固定する金属筒状体35がジルコニアスリーブ32に隣接して配置されている。金属スリーブ31の外周面には、環状の保持溝36aを有するフランジ部36が設けられている。
ここで、LD16、モニタPD20および反射部材23の位置関係について具体的に説明する。図3は、LD16、モニタPD20および反射部材23の位置関係を示す縦断面図である。前述したように、LD16からの出射光の光軸Axは、反射部材23の主面23aと交差している。LD16からの出射光の一部は、反射部材23の主面23aへ入射する。主面23aのほぼ全面は反射領域23bとなっており、反射領域23bはLD16からの出射光の一部を受け、該一部のほぼ全てをレンズ24へ向けて反射する。
一方、LD16からの出射光の残りの部分は反射領域23bの外側を通ることとなるが、そのうち一部の光Lmは、モニタPD20へ入射する。換言すれば、モニタPD20は、反射領域23bから逸れた光を受けることができるように、LD16との間に反射領域23bを挟まない位置に配置されている。反射領域23bは、LD16の出射端面とモニタPD20の受光面とを結ぶ直線を遮らない。
いま、図4に示すように、LD16からの出射光の拡がり角をθ1とする。また、反射領域23bの外縁の一部(本実施形態では反射領域23bの下縁)とLD16の光出射端16aとを結ぶ直線と、反射領域23bに入射する出射光の光軸Axとの成す角をθ2とする。この場合、θ2は、θ1の1/2より小さいことが好ましい。このような構成によって、LD16からの出射光の一部を反射領域23bへ入射させ、他の一部を反射領域23bの外側を通過させてモニタPD20へ入射させるといった、図3のような構成を好適に実現できる。
図5(a)は、LDの縦方向(ファスト軸)における遠視野像(FFP)を示すグラフであり、横軸は光軸Axからの角度θを示し、縦軸は規格化後の光強度を示している。また、図5(b)は、LDの縦方向(ファスト軸)における光軸Axからの角度θと累積光強度(角度θ以下の成分の光強度が全光強度に占める割合)との関係を示すグラフである。LD16の全出力パワーをP1とし、このうち反射領域23bで反射される光パワーをP2とすると、光モジュール1において、光損失を抑制するためにはP1に対するP2の比を大きくすることが重要である。一方、P1のうちP2を除く他の一部をモニタPD20で受光する必要がある。これらの要求を満たすように、図5(a)および図5(b)に示されたグラフに従い、図4のθ2を設定するとよい。
図6は、θ2、P2およびw1(LD16の光軸と反射領域23bとの交点と、反射領域23bの外縁との距離。図4参照)の関係を示すグラフである。なお、図6において、横軸はθ2(単位:度)を示している。また、左側の縦軸は反射領域23bにおける光反射率(すなわちP2と同義)を示しており、右側の縦軸はw1(単位:mm)を示している。この図6において、グラフG1はθ2と光反射率との関係を示し、グラフG2はθ2とw1との関係を示している。
図6に示すように、θ2が大きくなるほどw1が大きくなる。すなわち、θ2が大きくなるほど、反射領域23bの面積が広くなる。従って、反射領域23bによって反射される光のパワーP2も増加し、反射率が増す。逆に言えば、θ2を小さくすると、反射領域23bの面積が小さくなり、パワーP2が減少することとなる。LD16の全出射パワーP1のうち、P2を除く他の部分は、反射領域23bの外側を通過する。本実施形態では、モニタPD20が、この外側を通過する光の一部を受光することができる。
ここで、図7は、具体例として、モニタPD20を流れる光電流Imとθ2との関係を示すグラフである。図7において、横軸はθ2(単位:度)を示し、左側の縦軸は光電流(単位:μA)および結合効率(P1に対するモニタPD20への入射パワーの比)を併せて示している。なお、図7の右側の縦軸には、w1(単位:mm)が示されている。この図7において、グラフG3はθ2と光電流Imとの関係を示し、グラフG4は光電流Imから換算した結合効率とθ2との関係を示している。このグラフを求める際には、LD16の光出射端面から反射領域23bまでの光軸方向の距離を0.2(mm)とし、LD16の全出射パワーP1を9(mW)とし、モニタPD20の変換効率を0.7(A/W)とし、モニタPD20の受光径を240(μm)とした。
図7に示すように、θ2が大きくなる(すなわち反射領域23bが広くなる)にしたがって、モニタPD20へ入射する光が小さくなる。図7では、モニタPD20に流れる電流Imの大きさが、θ2の増大とともに減少する。
十分な光パワーP2を光ファイバ33へ導くために、例えばP1に対するP2の比を0.95以上にする必要がある(すなわち、光損失を5%以下に抑える必要がある)場合、図6のグラフG1から、θ2を20度以上にすればよいことがわかる。そして、図6のグラフG2から、θ2が20度のときの反射領域23bの大きさ(w1)が求められる。この場合の結合効率は図7のグラフG4から0.04となり、モニタPD20に流れる光電流Imの大きさは図7のグラフG3から0.24(mA)であることがわかる。なお、モニタPD20の光電流Imの大きさが0.2(mA)以上であれば、十分に精度よくLD16の光出力強度をモニタすることができる。
以上に説明した本実施形態の光モジュール1によれば、次の効果が得られる。すなわち、LD16の前方に反射部材23やモニタPD20を配置できるので、光モジュール1の小型化に寄与できる。また、LD16の光出射面からの強い出射光をモニタPD20が検出できるので、検出精度を高めることができる。また、モニタPD20が受ける光は反射領域23bの外側を通過した光なので、所定の反射率をもつように調整された反射面を透過した光を受ける場合のようなロス(損失)が殆どない。したがって、LD16の検出精度を更に高めることができる。
(第1の変形例)
図8は、上記実施形態の第1変形例を示す図である。図8に示す変形例では、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
図8は、上記実施形態の第1変形例を示す図である。図8に示す変形例では、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
本変形例の反射部材41は、反射領域(第1の反射領域)41bが主面(第1の面)41aの一部にのみ形成されている。モニタPD20は、LD16からの出射光のうち、反射領域41bの外側を通過し、且つ反射部材41を透過した光を受ける。
具体的には、LD16からの出射光の光軸Axは、反射部材41の主面41aと交差している。LD16からの出射光の全部は、反射部材41の主面41aへ入射する。反射部材41は、板状部材42と、板状部材42の表面の一部に形成された誘電体多層膜(反射膜)43とを含む。板状部材42は、LD16の出射光の波長に対して透明な材質からなり、出射光の一部を透過する。誘電体多層膜43は、反射部材41の反射領域41bを構成する。反射領域41b(誘電体多層膜43)は、LD16からの出射光の一部を受け、該一部のほぼ全てをレンズ24へ向けて反射する。
一方、LD16からの出射光の残りの部分は、反射領域41b(誘電体多層膜43)の外側を通る。そのうち一部の光Lmは、板状部材42のうち誘電体多層膜43が形成されていない領域を透過して、モニタPD20へ入射する。
本変形例のような構成であっても、前述した実施形態と同様の効果を好適に得ることができる。なお、本変形例のような反射部材41は、例えば板状部材42の表面の一部(反射領域41bを除く領域)にマスクを形成し、その後に板状部材42の表面全体を覆うように誘電体多層膜43を形成(コーティング)し、マスクを除去することによって容易に得ることができる。
(第2の変形例)
図9は、上記実施形態の第2変形例を示す図である。図9に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
図9は、上記実施形態の第2変形例を示す図である。図9に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
本変形例の反射部材44は、反射領域(第1の反射領域)44bが主面(第1の面)44aの一部にのみ形成されている。モニタPD20は、LD16からの出射光のうち、反射領域44bの外側を通過し、且つ反射部材44を透過した光を受ける。
具体的には、LD16からの出射光の光軸Axは、反射部材44の主面44aと交差している。LD16からの出射光の全部は、反射部材44の主面44aへ入射する。反射部材44は、板状部材45と、板状部材45の表面の一部に形成された誘電体多層膜(反射膜)46とを含む。板状部材45は、LD16の出射光の波長に対して透明な材質からなり、出射光の一部を透過する。誘電体多層膜46は、反射部材44の反射領域44bを構成する。反射領域44b(誘電体多層膜46)は、LD16からの出射光の一部を受け、該一部のほぼ全てをレンズ24へ向けて反射する。
一方、LD16からの出射光の残りの部分は、反射領域44b(誘電体多層膜46)の外側を通る。そのうち一部の光Lmは、板状部材45のうち誘電体多層膜46が形成されていない領域を透過して、モニタPD20へ入射する。
本変形例のような構成であっても、前述した実施形態と同様の効果を好適に得ることができる。また、本変形例のような反射部材44は、例えば図10に示される工程によって容易に製造可能である。まず、図10(a)に示すように、板状部材45の表面の全面にわたって誘電体多層膜46をコーティングする。次に、図10(b)に示すように、エンドミルMを使用して、板状部材45の表面のうち反射領域41bとなる領域を除く領域に凹部45aを形成する。このとき、エンドミルMは誘電体多層膜46を貫通し、その部分の誘電体多層膜46を完全に除去する。その後、図10(c)に示すように、凹部45aの一側面に沿って板状部材45を切断する。以上の工程を経ることによって、反射領域44bが主面の一部にのみ形成された反射部材44を容易に実現できる。
(第3の変形例)
図11は、上記実施形態の第3変形例を示す図である。図11に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
図11は、上記実施形態の第3変形例を示す図である。図11に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
本変形例の反射部材51は、反射領域(第1の反射領域)51bが主面(第1の面)51aの一部にのみ形成されている。モニタPD20は、LD16からの出射光のうち、反射領域51bの外側を通過し、且つ反射部材51を透過した光を受ける。
具体的には、LD16からの出射光の光軸Axは、反射部材51の主面51aと交差している。LD16からの出射光の全部は、反射部材51の主面51aへ入射する。反射部材51は、板状部材52と、板状部材52の表面全体に形成された反射膜53とを含む。板状部材52は、LD16の出射光の波長に対して透明な材質からなる。
図12は、反射膜53の反射特性を示すグラフであり、横軸は反射膜53への光の入射角φ(光軸Axとな成す角θを併記)を示し、縦軸は反射率を示している。図12に示すように、本変形例の反射膜53は、光の入射角によって反射率が変化するフィルタ特性を有しており、光の入射角の増加に応じて反射膜53の反射率が増加する。この例では、入射角φ=10度(θ=−35度)付近から反射率が急速に立ち上がり、入射角φ=25度(θ=−20度)において反射率が1.0に極めて近くなっている。この場合、主面51aのうちLD16からの出射光の入射角φが−20度以上となる領域は、反射膜53によって、反射部材51の反射領域51bとなる。この反射領域51bは、LD16からの出射光の一部を受け、該一部のほぼ全てをレンズ24へ向けて反射する。
一方、LD16からの出射光の残りの部分は、反射領域51bの外側、すなわち出射光の入射角φが−20度より小さい領域を通る。そのうち一部の光Lmは、板状部材52を透過して、モニタPD20へ入射する。
本変形例のように、光の入射角φの増加に応じて反射率が減少する反射膜53を反射部材51が有し、反射領域51bが、反射膜53に対して出射光が所定の入射角φ以下で入射する領域であるような構成であっても、前述した実施形態と同様の効果を好適に得ることができる。また、本変形例によれば、マスキングやエンドミル加工といった製造工程を経ずに、反射領域を簡易に形成できる。
(第4の変形例)
図13は、上記実施形態の第4変形例を示す図である。図13に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
図13は、上記実施形態の第4変形例を示す図である。図13に示す変形例においても、反射部材の構成が上記実施形態とは異なっている。
本変形例では、反射部材61が、LD16の出射光の光軸と交差する主面(第1の面)61aと、この主面61aに対して0°より大きい角度を成す傾斜面(第2の面)61cとを有している。一例としては、主面61aとLD16の出射光の光軸Axとの成す角は45度に設定され、傾斜面61cと主面61aとの成す角は135度に設定される。この場合、主面61aの下方に位置する傾斜面61cはモニタPD20の載置面(図3に示した第1セラミック層3aの表面)に対して垂直になる。LD16からの出射光の光軸Axは、反射部材61の主面61aと交差している。LD16からの出射光の一部は、主面61aへ入射する。また、LD16からの出射光の他の一部は、傾斜面61cへ入射する。
主面61aおよび傾斜面61cには、誘電体多層膜(反射膜)63がコーティングされている。これにより、主面61aの全面は、本変形例における第1の反射領域61bとなる。第1の反射領域61bは、LD16からの出射光の一部を受け、該一部のほぼ全てをレンズ24へ向けて反射する。また、傾斜面61cの一部は、本変形例における第2の反射領域61dとなる。この第2の反射領域61dは、第1の反射領域61bの外側を通過する光のうち一部をモニタPD20へ向けて反射する。モニタPD20は、LD16からの出射光のうち、第1の反射領域61bの外側を通過し、且つ第2の反射領域61dにおいて反射した光Lm2を受ける。
本変形例のような構成であっても、前述した実施形態と同様の効果を好適に得ることができる。本変形例では、第1の反射領域61bの外側を通過する光を反射する第2の反射領域61dを反射部材61が有することによって、この光をモニタPD20へ効率的に入射させることができる。
本変形例のような反射部材61は、例えば図14に示される工程によって容易に製造可能である。まず、図14(a)に示すように、板状部材65を準備する。この板状部材65を、先端が円錐形のエンドミルM2で切断することにより、図14(b)に示すように、主面61aおよび傾斜面61cを有する板状部材62を形成する。その後、図14(c)に示すように、板状部材62の表面の全面にわたって誘電体多層膜63をコーティングする。以上の工程を経ることによって、第1および第2の反射領域61b,61dを有する反射部材61を容易に実現できる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の構成は、上記実施形態のような光送信デバイスとしての光モジュールに限られず、図15に示すような一芯双方向光モジュールにおいても適用され得る。図15に示す一芯双方向光モジュール70は、送信部71および受信部72を備え、送信部71の構成は上記実施形態と略同様である。また、受信部72は受信用フォトダイオードを内蔵しており、波長選択フィルタ等によって分岐された受信光を検出する。このような一芯双方向光モジュール70において、送信部71に本発明の構成を適用することにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上記実施形態では、反射部材の下方(光ファイバの光軸方向)にモニタPDを配置しているが、モニタPDと反射部材との位置関係はこれに限られるものではなく、例えばモニタPDは反射部材の側方に配置されてもよい。
1…光モジュール、2…積層セラミックパッケージ、3a…第1セラミック層、3b…第2セラミック層、3c…第3セラミック層、10…開口部、11…凹部、12…回路配線パターン、13…金属リング、14…サブマウント、16…レーザダイオード、20…モニタ用フォトダイオード、23,41,44,51,61…反射部材、23a,41a,44a,51a,61a…主面、23b,41b,44b,51b…(第1の)反射領域、24…レンズ、25…ホルダ、31…金属スリーブ、32…ジルコニアスリーブ、33…光ファイバ、42,45,52,62,65…板状部材、43,46,63…誘電体多層膜、53…反射膜、61b…第1の反射領域、61c…傾斜面、61d…第2の反射領域、70…一芯双方向光モジュール、71…送信部、72…受信部。
Claims (11)
- レーザダイオードと、
前記レーザダイオードを内蔵するパッケージと、
前記パッケージに固定され、前記レーザダイオードと光結合される光ファイバを収容する部材と、
前記レーザダイオードからの出射光の光軸と交差する第1の面を有し、前記出射光の一部を受けて該出射光の一部を前記光ファイバへ向けて反射する第1の反射領域を前記第1の面内に含む反射部材と、
前記出射光のうち前記第1の反射領域の外側を通過した光を受けるモニタ用フォトダイオードと
を備えることを特徴とする、光モジュール。 - 前記レーザダイオードが所定の拡がり角θ1でもって前記出射光を出射し、
前記第1の反射領域の外縁のうち少なくとも一部と前記レーザダイオードの光出射端とを結ぶ直線と、前記第1の反射領域に入射する前記出射光の光軸との成す角θ2が、前記所定の拡がり角θ1の1/2より小さいことを特徴とする、請求項1に記載の光モジュール。 - 前記第1の反射領域が前記第1の面の全面にわたって形成されており、
前記モニタ用フォトダイオードが、前記出射光のうち前記第1の面の外側を通過した光を受けることを特徴とする、請求項1または2に記載の光モジュール。 - 前記第1の反射領域が前記第1の面の一部に形成されており、
前記モニタ用フォトダイオードが、前記出射光のうち前記第1の反射領域の外側を通過し且つ前記反射部材を透過した光を受けることを特徴とする、請求項1または2に記載の光モジュール。 - 前記第1の反射領域は、前記第1の面の全面にわたって反射膜が成膜された後、前記第1の反射領域を除く領域上に成膜された前記反射膜が除去されることにより形成されたことを特徴とする、請求項4に記載の光モジュール。
- 前記第1の反射領域は、前記第1の面の前記第1の反射領域を除く領域上にマスクが形成され、前記第1の面の全面にわたって反射膜が成膜された後、前記マスクが除去されることにより形成されたことを特徴とする、請求項4に記載の光モジュール。
- 前記反射部材が、光の入射角の増加に応じて反射率が増加する反射膜を前記第1の面に有し、
前記第1の反射領域は、前記出射光が前記反射膜に対して所定の入射角以上で入射する領域であることを特徴とする、請求項4に記載の光モジュール。 - 前記反射部材が、前記第1の面に対して0°より大きい角度を成す第2の面を更に有し、前記第1の反射領域の外側を通過した光を前記モニタ用フォトダイオードへ向けて反射する第2の反射領域を前記第2の面内に含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の光モジュール。
- 前記反射部材と前記光ファイバとの間の光路上に配置された高結合型非球面レンズを更に備えることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の光モジュール。
- 前記パッケージが、前記レーザダイオードが実装される第1セラミック層と、前記第1セラミック層の上に積層された第2セラミック層とを有する積層セラミックパッケージであり、
前記筒状部材が、金属製であり、前記第2セラミック層の上面に接合されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の光モジュール。 - 前記レーザダイオードが、前記第1セラミック層上にサブマウントを介して実装されており、
前記モニタ用フォトダイオードが、前記第1セラミック層上に直に実装されていることを特徴とする、請求項10に記載の光モジュール。
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