JP2012098312A - 光送受信モジュールと分光素子の製造方法及び光送受信モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成でウエハーレベルでの分波が可能で、かつ発光部と受光部の間でクロストークを生じることのない光送受信モジュールを提供する。
【解決手段】２波長の光を波長毎に受光する受光部３と、光ファイバー４に対して光を発光する発光部２と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子１とを有し、受光部３は分光素子１の第１面１０に対向配置され、発光部２は分光素子１の第２面１１に対向配置され、分光素子１は、第１面側から順に第１基板１２と第１フィルター１４と第２基板１３及び第２フィルター１５が積層状に設けられ、第１フィルター１４は第１の波長の光のみを反射させ、第２フィルター１５は第２の波長の光のみを反射させ、光ファイバー４からの光は第１面１０に対して傾斜状に入射することで、第１フィルター１４で反射した第１の波長の光と第２フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバーからの２波長の光を分波して受光すると共に光ファイバーに対して光を発光する光送受信モジュールと分光素子の製造方法及び光送受信モジュールの製造方法に関し、特に光の分波及び集光を１つの素子で行う光送受信モジュールと分光素子の製造方法及び光送受信モジュールの製造方法に関する。

従来、光通信を行うための端末装置が用いられている。この端末装置は、光ファイバーとの間で光の送受信を行う光送受信モジュールを備えている。特に、ＦＴＴＨサービスにおいては、収容局から加入者側の下り信号として１４９０ｎｍの波長の光と１５５０ｎｍの波長の光の２波長を波長多重送信し、加入者から収容局側の上り信号として１３１０ｎｍの波長の光を送信するため、光送受信モジュールにおいてはこれらの光を適切に分波して送受信を行う必要がある。

従来の光送受信モジュールは、筐体ブロック内に受光部と発光部、及び光を分波するフィルターやレンズなどを配置したものであった。このような光送受信モジュールとしては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。しかし、従来の光送受信モジュールは、部品点数が多くて、組立が煩雑であると共に、小型化が困難であった。

一方で、ウエハー上にフィルター等の部品を形成し、部品の形成されたウエハーを組み合わせることによって光送受信モジュールを構成することが考えられている。このような光送受信モジュールとしては、例えば特許文献２に挙げるようなものがある。このように、ウエハーに部品を形成することで、部品数や実装工程数を削減することができ、低コスト化及び小型化を図ることができる。

特開平１１−２３９１６号公報 特開２００８−２８６９６２号公報

しかし、従来の光送受信モジュールでは、発光部と受光部が並設配置されており、クロストークが発生する可能性がある。クロストークが発生すると、発光部からのノイズが受光部で検出する信号に混入することとなる。特に、小型化を進めることにより、その弊害が大きくなることが予想される。

また、特許文献２に挙げる光送受信モジュールでは、ウエハー基板間に空間を設け、その空間内にフィルターを配置する構成であるため、エッジ基板を使用することとなり、コストがかかるという問題もある。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な構成でウエハーレベルでの分波が可能で、かつ発光部と受光部の間でクロストークを生じることのない光送受信モジュールと分光素子の製造方法及び光送受信モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る光送受信モジュールは、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールであって、
前記分光素子は前記光ファイバーに面する第１面と、該第１面の反対側面を構成する第２面とを有し、前記受光部は前記分光素子の第１面に対向配置され、前記発光部は前記分光素子の第２面に対向配置され、
前記分光素子は、前記第１面側から順に第１基板と第１フィルターと第２基板及び第２フィルターが積層状に設けられ、前記第１フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させ、前記第２フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させ、前記光ファイバーからの光は前記第１面に対して傾斜して入射することで、前記第１フィルターで反射した第１の波長の光と前記第２フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光送受信モジュールは、前記分光素子の第１面には、前記光ファイバーからの光及び前記発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、前記第１フィルター及び第２フィルターで反射した各光を前記受光部にそれぞれ集光する第２レンズ及び第３レンズとが形成されてなることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールは、前記分光素子の第２面には、前記発光部からの光の光路上に位置する第４レンズが形成されてなることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る光送受信モジュールは、前記第４レンズは前記第２面上に形成される傾斜面と、該傾斜面に形成されるレンズ面とからなることを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る光送受信モジュールは、前記受光部と前記分光素子の第１面の間に所定波長の光を透過させるフィルターを設けたことを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光送受信モジュールは、前記分光素子の第１面には、前記第１フィルターで反射した光の光路上に設けられる所定波長の光を透過させる第３フィルターと、前記第２フィルターで反射した光の光路上に設けられる所定波長の光を透過させる第４フィルターとが形成され、前記第３フィルター上及び第４フィルター上にはそれぞれ前記第１フィルター及び第２フィルターで反射した各光を前記受光部にそれぞれ集光する第２レンズ及び第３レンズとが形成されてなることを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールの分光素子の製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２基板とを形成し、
前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを貼り合わせ、該貼り合わせた第１基板及び第２基板に適合する空間部を有する上型と下型からなる金型内に配置し、前記上型と下型には、前記第１基板の露出する表面と前記第２フィルターの面とにそれぞれレンズを形成するレンズ形成面が形成され、
前記金型は前記上型と下型の位置関係を規制する位置決め手段を有し、該位置決め手段により前記金型の位置決めを行ってから前記第１基板と第２フィルターにそれぞれレンズ面を成形することを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係る光送受信モジュールの分光素子の製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２基板とを形成し、
前記第１基板の第１フィルターと反対側の面には、光信号用レンズと位置合わせ用レンズが形成され、前記第２基板の第２フィルター上には、光信号用レンズと位置合わせ用レンズが形成され、
前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記第１基板側または第２基板側から前記位置合わせ用レンズに光を入射させると共に、反対側の位置合わせ用レンズで集光された光を受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１基板と第２基板の位置調整を行うことを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールの分光素子の製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１大基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２大基板とを形成し、
前記第１大基板の第１フィルターと反対側の面には、光信号用レンズ群が複数形成されると共に、端部に位置合わせ用レンズが形成され、前記第２大基板の第２フィルター上には、光信号用レンズが前記レンズ群毎に複数形成されると共に、端部に位置合わせ用レンズが形成され、
前記第１大基板の第１フィルター側の面と前記第２大基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記第１大基板側または第２大基板側から前記位置合わせ用レンズに光を入射させると共に、反対側の位置合わせ用レンズで集光された光を受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１大基板と第２大基板の位置調整を行って貼り合わせ、一体化された前記第１大基板と第２大基板を前記レンズ群毎に切断することを特徴として構成されている。

そして、本発明に係る光送受信モジュールの製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光ファイバーと受光部とを一体化してなる第１ユニットを形成し、
前記発光部を有する第２ユニットを形成し、
前記光ファイバーに面する第１面と、該第１面の反対側面を構成する第２面とを有し、前記第１面側から順に第１基板と第１フィルターと第２基板及び第２フィルターが積層状に設けられた分光素子を形成し、該分光素子の前記第１フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させ、前記第２フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させ、
前記第１ユニットの光ファイバーから２波長の光を出射させ、該光を波長毎に前記分光素子の第１フィルターと第２フィルターで反射させて前記受光部に集光し、該受光部で集光した光の強度に基づいて前記第１ユニットと分光素子の位置調整を行い、
前記第２ユニットの発光部から光を出射させ、該光を前記分光素子を介して光ファイバーに入射させ、該光ファイバーで受光した光の強度に基づいて前記第２ユニットと前記第１ユニット及び分光素子の組み合わせの位置調整を行うことを特徴として構成されている。

また、本発明に係る光送受信モジュールの製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成し、他面に光信号用レンズと位置合わせ用レンズを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成し、該第２フィルター上に光信号用レンズを形成した第２基板とを形成し、
前記発光部と受光部及び光ファイバーを位置決め固定すると共に、測定用光源と測定用受光部を前記発光部と受光部及び光ファイバーと所定の位置関係となるように配置し、
前記第１基板を前記発光部と受光部の間に配置し、前記測定用光源から光を出射すると共に、前記第１基板の位置合わせ用レンズを介した光を前記測定用受光部で受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１基板の位置調整を行い、
前記第２基板の第２フィルターと反対側の面を前記第１基板の第１フィルター側の面と重ね合わせ、前記発光部からの光を前記分光素子を介して光ファイバーで受光した光の強度に基づいて前記第２基板を前記第１基板に対して位置調整することを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールの製造方法は、光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
前記光ファイバーと受光部とを一体化してなる第１ユニットを形成し、
前記発光部を有すると共に、所定位置にアライメントマークが形成された第２ユニットを形成し、
一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成し、他面に光信号用レンズと位置合わせ用レンズを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成し、該第２フィルター上に光信号用レンズと位置合わせ用レンズとを形成した第２基板とを形成し、
前記第１ユニットの光ファイバーから光を出射させ、該光を前記第１基板の第１フィルターで反射させて前記受光部に集光し、該受光部で集光した光の強度に基づいて前記第１ユニットと第１基板の位置調整を行い、
前記第２基板を前記第２ユニットと対向させると共に、前記第２基板と対向するように測定用カメラを配置し、該測定用カメラで前記第２基板の位置合わせ用レンズを介して前記第２ユニットのアライメントマークを撮影し、該アライメントマークに焦点が合致するように前記第２ユニットと第２基板の位置調整を行い、
それぞれ位置調整された第１ユニットと第１基板の組み合わせと、第２ユニットと第２基板の組み合わせについて、前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記発光部から光を出射させ、該光を前記第１基板及び第２基板を介して前記光ファイバーで受光し、該受光した光の強度に基づいて第１ユニットと第１基板の組み合わせと、第２ユニットと第２基板の組み合わせとの位置調整を行うことを特徴として構成されている。

本発明に係る光送受信モジュールによれば、分光素子は光ファイバーに面する第１面と、第１面の反対側面を構成する第２面とを有し、受光部は分光素子の第１面に対向配置され、発光部は分光素子の第２面に対向配置され、分光素子は、第１面側から順に第１基板と第１フィルターと第２基板及び第２フィルターが積層状に設けられ、第１フィルターは光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させ、第２フィルターは光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させ、光ファイバーからの光は第１面に対して傾斜して入射することで、第１フィルターで反射した第１の波長の光と第２フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることにより、基板とフィルターを積層状に形成した単純な素子で光を分岐することができ、簡易な構成の光送受信モジュールとすることができると共に、受光部は分光素子を挟んで発光部と反対側に配置することができるので、受光部と発光部のクロストークを防止することができる。

また、本発明に係る光送受信モジュールによれば、分光素子の第１面には、光ファイバーからの光及び発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、第１フィルター及び第２フィルターで反射した各光を受光部にそれぞれ集光する第２レンズ及び第３レンズとが形成されてなることにより、分光素子が受光部に対する集光の機能も有して、部品点数を少なくすることができる。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールによれば、分光素子の第２面には、発光部からの光の光路上に位置する第４レンズが形成されてなることにより、発光部からの光を適切に分光素子に入射させることができる。

さらにまた、本発明に係る光送受信モジュールによれば、第４レンズは第２面上に形成される傾斜面と、傾斜面に形成されるレンズ面とからなることにより、分光素子に対して傾斜して入射される発光部からの光を効率よく伝播させることができる。

そして、本発明に係る光送受信モジュールによれば、受光部と分光素子の第１面の間に所定波長の光を透過させるフィルターを設けたことにより、受光部において確実に所定波長の光を受信して、安定的な通信を行うことができる。

また、本発明に係る光送受信モジュールの分光素子の製造方法によれば、簡易な手段により確実に両面が位置決めされた分光素子を形成することができる。

さらに、本発明に係る光送受信モジュールの製造方法によれば、簡易な手段により確実に分光素子の両面と発光部、受光部及び光ファイバーが位置決めされた光送受信モジュールを形成することができる。

本実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第１の製造方法の概要図である。 第２の製造方法の概要図である。 第３の製造方法の概要図である。 第４の製造方法の概要図である。 第５の製造方法の概要図である。 第６の製造方法の概要図である。 第２の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第３の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。 第４の実施形態における光送受信モジュールの概要図である。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態における光送受信モジュールの概要図を示している。本実施形態における光送受信モジュールは、光ファイバー４からの光を受光すると共に、光ファイバー４に対して光を発光するものであり、光ファイバー４からの光は２波長の光からなり、光ファイバー４に対して発光する光は１波長の光からなるものである。

このため、光送受信モジュールには、レーザーダイオードからなる発光部２とフォトダイオードからなる受光部３が設けられており、このうち受光部３は第１の波長の光を受光する第１受光部３ａと、第２の波長の光を受光する第２受光部３ｂとからなっている。ここで、光ファイバー４からの光を構成する第１の波長は１５５０ｎｍであり、第２の波長は１４９０ｎｍである。また、発光部２から発光される光の波長は１３１０ｎｍである。そして、光送受信モジュールはこれらの光を分波する分光素子１を有している。

分光素子１は、第１面１０と第２面１１を有し積層状に形成されてなる素子であり、光ファイバー４と受光部３は分光素子１の第１面１０に対向するように配置され、発光部２は分光素子１の第２面１１に対向するように配置される。すなわち、発光部２からの光は分光素子１を透過して光ファイバー４に入射され、一方で光ファイバー４からの光は分光素子１で反射すると共に、波長毎に分岐されて受光部３に入射される。

分光素子１の構成について詳細に説明する。分光素子１は、第１面１０側に第１基板１２を有し、その第２面１１側には第１フィルター１４が設けられ、さらにその第２面１１側には第２基板１３を有し、第２基板１３の表面には第２フィルター１５が設けられて第２面１１を構成する。

第１面１０には、光ファイバー４からの光の光路上に第１レンズ１６が形成され、それに隣接するように第２レンズ１７及び第３レンズ１８が形成されている。また、第２面１１には、発光部２からの光の光路上に第４レンズ１９が形成されている。第４レンズ１９は、第２面１１に形成された傾斜面部１９ａ上に形成されており、第２面１１に対しては傾斜して形成される。その傾斜角度は、光ファイバー４と発光部２とを結んだ光路の角度と平行となるように設定される。

第１基板１２と第２基板１３は、光を透過させる素材により形成されている。第１フィルター１４は、多層膜フィルターからなり、光ファイバー４からの光と発光部２からの光のうち、光ファイバー４からの１５５０ｎｍの光のみを反射させ、それ以外の光を透過させる特性を有している。第２フィルター１５も、多層膜フィルターからなり、光ファイバー４からの光と発光部２からの光のうち、光ファイバー４からの１４９０ｎｍの光のみを反射させ、それ以外の光を透過させる特性を有している。

図１に示すように、光ファイバー４からの光は、分光素子１の第１面１０に対して傾斜して入射する。そのために、光ファイバー４の端面は光軸に対して斜めにカットされている。または光ファイバー４を傾斜して配置するようにしてもよい。分光素子１の第１面１０に第１レンズ１６から入射した光ファイバー４からの光は、第１基板１２内に進入し、第１フィルター１４で１５５０ｎｍの光のみが反射され、１４９０ｎｍの光はそのまま透過して第２基板１３内に進入する。

第１フィルター１４で反射した１５５０ｎｍの光は、第１面１０の第２レンズ１７から分光素子１を出て、受光部３のうち第１受光部３ａに集光される。一方、第１フィルター１４を透過した１４９０ｎｍの光は、第２フィルター１５において反射し、第２基板１３と第１フィルター１４を透過し、１５５０ｎｍの光の光路と平行な別の光路をたどって第１基板１２を透過し、第１面１０の第３レンズ１８から分光素子１を出て、受光部３のうち第２受光部３ｂに集光される。このように、第１の波長の光を反射させる第１フィルター１４と第２の波長の光を反射させる第２フィルター１５とが、分光素子１において厚み方向に離隔して配置されているため、傾斜して入射した光ファイバー４からの光は、各フィルターで波長毎に反射することで異なる光路に分岐される。

発光部２からの１３１０ｎｍの光は、分光素子１の第２面１１に形成された第４レンズ１９から分光素子１に対し斜め方向に入射し、第２フィルター１５と第２基板１３、第１フィルター１４及び第１基板１２をそのまま透過し、第１面１０の第１レンズ１６から分光素子１を出て、光ファイバー４の端面に集光される。

受光部３を構成する第１受光部３ａと第２受光部３ｂの手前には、第１の波長の光のみを透過させる第３フィルター２０と、第２の波長の光のみを透過させる第４フィルター２１とが設けられている。

分光素子１をこのように構成することにより、発光部２を分光素子１を挟んで受光部３の反対側に配置することができるので、発光部２を構成するレーザーダイオードから発生する電磁ノイズ等の受光部３に対する影響を小さくすることができ、より信頼性の高い光送受信モジュールとすることができる。また、分光素子１は単純な積層構造により構成されているので、製造が容易でコストを低減することができる。

次に、本実施形態における分光素子１の製造方法について説明する。図２には、第１の製造方法の工程を表した概念図を示している。第１の製造方法は、フィルターを形成した各基板を貼り合わせた素子に対し、金型でレンズ面を成形するものである。まず、図２（ａ）に示すように、第１基板１２の一面に第１フィルター１４を成膜形成し、第２基板１３の一面に第２フィルター１５を成膜形成したものを予め用意する。

次に、図２（ｂ）に示すように、両者を貼り合わせて一体化する。続いて、図２（ｃ）に示すように、一体化された素子を金型装置３０内に配置する。金型装置３０は、上型３１と下型３２からなり、上型３１には素子の第２面１１に第４レンズ１９を形成するレンズ成型面３１ａが形成されており、また下型３２には素子の第１面１０に第１レンズ１６と第２レンズ１７及び第３レンズ１８を形成するレンズ成型面３２ａが形成されている。

また、上型３１と下型３２間に渡ってロッド３３が貫通状に挿入される。これによって、上型３１と下型３２間の位置精度を確保することができる。この状態で各レンズを射出成形によって形成し、分光素子１を完成させる。このように、素子を予め一体化した上で、金型の位置決め手段（ロッド３３）により各レンズを成形することにより、簡易な手段で分光素子１を形成することができる。なお、金型の位置決め手段は、ロッドには限られず、例えば上型３１と下型３２に対応する凹凸を設けるなど、他の手段によってもよい。

図３には、第２の製造方法の工程を表した概念図を示している。第２の製造方法は、第１基板１２側と第２基板１３側を別々に形成し、それらを光により位置調整するものである。図３（ａ）に示すように、予め第１基板１２には一面に第１フィルター１４を形成すると共に、第１フィルター１４と反対側の面には光信号用の第１レンズ１６と第２レンズ１７及び第３レンズ１８を形成しておく。また、各レンズが形成される面の両端部には、それぞれ位置合わせ用レンズ３８、３８を形成する。

第２基板１３には一面に第２フィルター１５を形成すると共に、第２フィルター１５上には光信号用の第４レンズ１９を形成しておく。また、第２フィルター１５の両端部には、それぞれ位置合わせ用レンズ３９、３９を形成する。位置合わせ用レンズ３９は、それぞれ第１基板１２側の位置合わせ用レンズ３８に対応した位置に形成され、第１基板１２と第２基板１３が所定の位置関係となったときに、第１基板１２の位置合わせ用レンズ３８から入射した光を所定位置に集光する。

続いて、図３（ｂ）に示すように、第１基板１２側と第２基板１３側とを位置合わせする。この際に、分光素子１の両側には発光部と受光部を設け、第１基板１２側の位置合わせ用レンズ３８から光を入射させると共に、第２基板１３側の位置合わせ用レンズ３９から出射される光を測定する。第１基板１２と第２基板１３が所定の位置関係となるように位置調整されることで、測定される光の強度は最大となる。このように、光を用いて第１基板１２と第２基板１３の位置調整を行うことで、簡易かつ確実に分光素子１を製造することができる。

図４には、第３の製造方法の工程を表した概念図を示している。第３の製造方法は、２枚の大基板にそれぞれ複数組のレンズ面を成形しておき、それらを位置合わせした上で貼り合わせると共に、切断して個々の素子を形成するものである。まず、図４（ａ）に示すように、第１大基板３５の一面に第１フィルター１４を成膜形成し、第２大基板３６の一面に第２フィルター１５を成膜形成する。

次に図４（ｂ）に示すように、第１大基板３５の第１フィルター１４とは反対側の面に、光信号用の第１レンズ１６と第２レンズ１７及び第３レンズ１８からなるレンズ群３７を複数形成する。この際に、レンズ群３７を形成する面の端部に、位置合わせ用レンズ３８を併せて形成しておく。また、第２大基板３６の第２フィルター１５上には、光信号用の第４レンズ１９を複数形成し、ここでも同様に位置合わせ用レンズ３９を併せて形成しておく。

図４（ｃ）に示すように、第１大基板３５と第２大基板３６とを貼り合わせるが、この際に位置合わせ用レンズ３８、３９間に光を照射し、透過した光の強度を測定して、該強度が最大となるように第１大基板３５と第２大基板３６のアライメントを行う。位置合わせ用レンズ３８、３９は、第１大基板３５と第２大基板３６が所定位置、すなわち第１面１０側に形成される光信号用の第１レンズ１６、第２レンズ１７及び第３レンズ１８と、第２面１１側に形成される光信号用の第４レンズ１９とが、所定の位置関係となるときに、透過光が最大強度となるように形成されており、その測定によって位置合わせを行うことができる。

位置合わせを行ったら第１大基板３５と第２大基板３６を貼り合わせ、さらにそれを切断して個々の分光素子１を完成させる。このように、大基板に位置合わせ用レンズ３８、３９を形成しておき、位置合わせを行った上で貼り合わせ、図４（ｃ）の一点鎖線に沿って切断して分光素子１を形成することにより、大量の分光素子１を効率よく形成することができる。

図５には、第４の製造方法の工程を表した概念図を示している。第４の製造方法は、光送受信モジュールの製造方法であって、分光素子１とその他の構成要素との位置調整を行う方法である。図５（ａ）に示すように、予め光送受信モジュールのうち、分光素子１を形成しておくと共に、受光部３及び光ファイバー４からなる第１ユニット５を形成しておく。分光素子１は、これまで説明した第１〜３の製造方法で形成することができる。また、第１ユニット５は、機器を構成するハウジング等に対し、第１受光部３ａ、第２受光部３ｂ、及び光ファイバー４が高精度に位置決め固定されてなるものである。

ここで、図５（ａ）に示すように、第１ユニット５の光ファイバー４から２波長の光を出射させ、分光素子１で反射させて受光部３で受光させる。この状態で分光素子１の位置調整を行い、受光部３で受光する光の強度が所定以上であれば、分光素子１と第１ユニット５が所定の位置関係に調整されたものとすることができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、発光部２を有する第２ユニット６を用意する。第２ユニット６は、機器を構成するハウジング等に対し、発光部２が高精度に位置決め固定されてなるものである。

ここで、図５（ｂ）に示すように、発光部２から光を出射させ、分光素子１を透過させて光ファイバー４で受光させる。この光ファイバー４で受光した光の強度を測定しつつ、第２ユニット６の位置調整を行い、光ファイバー４で受光する光の強度が所定以上であれば、第２ユニット６が第１ユニット５と分光素子１との組み合わせに対して所定位置に調整されたものとすることができる。

このように、光送受信モジュールを構成する各構成要素から実際に光を出射及び受光させて、分光素子１と第１ユニット５及び第２ユニット６の位置調整を行うことにより、位置調整用のレンズや受発光部等を設けることなく、簡易に光送受信モジュールを形成することができる。

図６には、第５の製造方法の工程を表した概念図を示している。第５の製造方法は、表面にフィルター及びレンズ面が形成された一方の基板を光送受信モジュール内に位置合わせし、そこに他方の基板を位置合わせしながら貼り合わせるものである。まず、図６（ａ）に示すように、第１基板１２の一面に第１フィルター１４を成膜形成すると共に、第１フィルター１４とは反対側の面に光信号用の第１レンズ１６と第２レンズ１７及び第３レンズ１８を形成しておく。この際に、第１基板１２の端部には位置合わせ用レンズ３８を併せて形成する。また、第２基板１３にも、一面に第２フィルター１５を成膜形成すると共に、第２フィルター１５上に光信号用の第４レンズ１９を形成しておく。

次に、図６（ｂ）に示すように、第１基板１２を光送受信モジュール内に配置する。この段階で光送受信モジュールは、光ファイバー４と発光部２及び受光部３を備えており、第２基板１３のみを有していない。また、光送受信モジュール内に測定用光源４０と測定用受光部４１を配置する。

測定用光源４０と測定用受光部４１は、第１基板１２を挟んで両側に配置され、これらは光ファイバー４や発光部２及び受光部３とは所定の位置関係となるように位置合わせされている。測定用光源４０からの光は、第１基板１２に形成された位置合わせ用レンズ３８を介して第１基板１２を透過し、測定用受光部４１で受光される。位置合わせ用レンズ３８は、第１基板１２が所定位置に配置されたときに測定用受光部４１で受光する光の強度が最も大きくなるように形成されており、したがってその測定によって位置合わせを行うことができる。

第１基板１２の位置合わせを行ったら、図６（ｃ）に示すように、第１基板１２に対して第２基板１３の位置合わせを行う。第２基板１３の位置合わせは、光送受信モジュールの発光部２から実際に光を発光し、光ファイバー４で受光する強度を測定し、それらが所定値以上となるように調整する。第２基板１３を位置合わせしたら第１基板１２と貼り合わせて分光素子１を完成させる。

このように、光送受信モジュール内において第１基板１２と第２基板１３の位置合わせを行うことで、モジュール毎の個体差にかかわらず確実に分光素子１を機能させることができる。

図７には、第６の製造方法の工程を表した概念図を示している。第６の製造方法は、光送受信モジュールの製造方法であって、分光素子１の第１基板１２側と第２基板１３側とを位置調整しつつ、その他の構成要素との位置調整も行う方法である。図７（ａ）に示すように、予め分光素子１を構成する第１基板１２の一面側に第１フィルター１４を形成すると共に、それと反対側の面に光信号用の第１レンズ１６、第２レンズ１７、及び第３レンズ１８を形成しておく。また、受光部３及び光ファイバー４からなる第１ユニット５を形成しておく。第１ユニット５は、機器を構成するハウジング等に対し、第１受光部３ａ、第２受光部３ｂ、及び光ファイバー４が高精度に位置決め固定されてなるものである。

ここで、図７（ａ）に示すように、第１ユニット５の光ファイバー４から少なくとも第１の波長の光を出射させ、第１基板１２の第１フィルター１４で反射させて第１受光部３ａで受光させる。この状態で第１基板１２の位置調整を行い、第１受光部３ａで受光する光の強度が所定以上であれば、第１基板１２と第１ユニットが所定の位置関係に調整されたものとすることができる。

次に、図７（ｂ）に示すように、予め分光素子１を構成する第２基板１３の一面側に第２フィルター１５を形成すると共に、第２フィルター１５上には光信号用の第４レンズ１９を形成しておく。また、第２フィルター１５の端部には位置合わせ用レンズ３９を形成しておく。一方で、発光部２を有する第２ユニット６も用意する。第２ユニット６は、機器を構成するハウジング等に対し、発光部２が高精度に位置決め固定されてなるものである。この第２ユニット６には、所定位置にアライメントマーク６ａが形成されている。

ここで、図７（ｂ）に示すように、第２基板１３に対向するように測定用カメラ４２を配置し、第２基板１３の位置合わせ用レンズ３９を介して第２ユニット６のアライメントマーク６ａを撮影する。この状態で第２基板１３と第２ユニット６の位置調整を行い、測定用カメラ４２で撮影したアライメントマーク６ａに焦点が合えば、第２基板１３と第２ユニット６が所定の位置関係に調整されたものとすることができる。

続いて、図７（ｃ）に示すように、互いに位置調整された第１ユニット５及び第１基板１２の組み合わせと、互いに位置調整された第２ユニット６及び第２基板１３の組み合わせとを合わせて、両者の位置調整を行う。この位置調整においては、発光部２から光を出射させ、分光素子１を透過させて光ファイバー４で受光し、この受光した光の強度が所定以上であれば、両者が所定の位置関係に調整されたものとすることができる。そして、第１基板１２と第２基板１３とを貼り合わせて一体化し、光送受信モジュールを完成させる。

このように、第１ユニット５と第１基板１２の組み合わせと、第２ユニット６と第２基板１３の組み合わせを、それぞれ位置調整した上で、両者を位置調整して一体化することにより、光送受信モジュールを各部品の位置調整しつつ容易に組み立てることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図８には、本実施形態における光送受信モジュールの概要図を示している。本実施形態の光送受信モジュールは、第１の実施形態の光送受信モジュールと概ね共通した構成を有しており、共通する点については説明を省略する。

本実施形態の光送受信モジュールは、分光素子１の構成が一部第１の実施形態とは異なっている。図８に示すように、分光素子１の第１面１０には、第３フィルター２０と第４フィルター２１及び反射防止膜２２が形成されており、第３フィルター２０上に第２レンズ１７が形成され、第４フィルター２１上に第３レンズ１８が形成され、反射防止膜２２上に第１レンズ１６が形成されている。

第３フィルター２０及び第４フィルター２１は、第１の実施形態における第３フィルター２０及び第４フィルター２１と同じ機能を有し、各波長の光のみを透過させる特性を有している。また、反射防止膜２２は、第１レンズ１６と第１基板１２との屈折率差に伴う反射を低減する機能を有する。

本実施形態の光送受信モジュールは、このように構成されているので、受光部３を構成する第１受光部３ａ及び第２受光部３ｂの前にフィルターを設ける必要がない。すなわち、光送受信モジュールにおける部品点数を少なくすることができるので、コストダウンを図ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図９には、本実施形態の光送受信モジュールの概要図を示している。本実施形態の光送受信モジュールは、第１の実施形態の光送受信モジュールと同様の機能を有しており、光ファイバー４と受光部３が分光素子１の第１面１０側に設けられ、発光部２が分光素子１の第２面１１側に設けられる。

本実施形態において分光素子１は、第１基板１２の両面にそれぞれ第１フィルター１４と第２フィルター１５を有しており、第１フィルター１４で光ファイバー４からの第１の波長の光を反射させ、第２フィルター１５で光ファイバー４からの第２の波長の光を反射させる。また、第１フィルター１４及び第２フィルター１５は、発光部２からの光をいずれも透過させる。

第１フィルター１４上には、第１レンズ１６と第３レンズ１８が形成されている。第１レンズ１６は、光ファイバー４からの光を第１受光部３ａに集光すると共に、発光部２からの光を光ファイバー４に集光する機能を有する。また、第３レンズ１８は、第２フィルター１５で反射した光ファイバー４からの光を第２受光部３ｂに集光する機能を有する。第２フィルター１５上には、第４レンズ１９が形成されている。第４レンズ１９は、発光部２からの発散光を光ファイバー４に向かって平行にする機能を有している。

また、分光素子１と第１受光部３ａの間には、第３フィルター２０が設けられ、分光素子１と第２受光部３ｂの間には、第４フィルター２１が設けられる。第３フィルター２０及び第４フィルター２１は、それぞれ第１の波長の光と第２の波長の光のみを透過させる特性を有している。

第１の実施形態と同様、第１の波長の光を反射させる第１フィルター１４と第２の波長の光を反射させる第２フィルター１５とが、分光素子１において厚み方向に離隔して配置されているため、傾斜して入射した光ファイバー４からの光は、各フィルターで波長毎に反射することで異なる光路に分岐される。

本実施形態の光送受信モジュールでは、分光素子１が第１基板１２の両面にフィルターを有してなり、フィルター上にレンズが形成されているので、分光素子１をより簡易な構成とすることができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１０には、本実施形態の光送受信モジュールの概要図を示している。本実施形態の光送受信モジュールは、第３の実施形態の光送受信モジュールと概ね同様の構成を有しているので、共通する点については説明を省略する。

一方、本実施形態の光送受信モジュールは、第３の実施形態に対して、第１レンズ１６の形成位置が異なっている。すなわち、第３の実施形態では、第１レンズ１６は第１フィルター１４上に形成されているのに対し、本実施形態で第１レンズ１６は、第３フィルター２０上に形成されている。

この場合においても、分光素子１に傾斜して入射する光ファイバー４からの光は、波長毎に第１フィルター１４と第２フィルター１５で反射し、異なる光路で受光部３に入射する。一方、発光部２からの光は、分光素子１を透過し、第４レンズ１９により光ファイバー４の端面に集光される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態の第１の実施形態と第２の実施形態では、分光素子１の第４レンズ１９が傾斜面部１９ａに形成されて、第２面１１に対して傾斜状となっているが、効率は若干低下するものの第２面１１に水平状に形成してもよい。

１ 分光素子
２ 発光部
３ 受光部
４ 光ファイバー
５ 第１ユニット
６ 第２ユニット
１０ 第１面
１１ 第２面
１２ 第１基板
１３ 第２基板
１４ 第１フィルター
１５ 第２フィルター
１６ 第１レンズ
１７ 第２レンズ
１８ 第３レンズ
１９ 第４レンズ
１９ａ 傾斜面部
２０ 第３フィルター
２１ 第４フィルター

Claims (12)

1. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールであって、
   前記分光素子は前記光ファイバーに面する第１面と、該第１面の反対側面を構成する第２面とを有し、前記受光部は前記分光素子の第１面に対向配置され、前記発光部は前記分光素子の第２面に対向配置され、
   前記分光素子は、前記第１面側から順に第１基板と第１フィルターと第２基板及び第２フィルターが積層状に設けられ、前記第１フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させ、前記第２フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させ、前記光ファイバーからの光は前記第１面に対して傾斜して入射することで、前記第１フィルターで反射した第１の波長の光と前記第２フィルターで反射した第２の波長の光が、異なる光路に分岐されることを特徴とする光送受信モジュール。
2. 前記分光素子の第１面には、前記光ファイバーからの光及び前記発光部からの光の光路上に位置する第１レンズと、前記第１フィルター及び第２フィルターで反射した各光を前記受光部にそれぞれ集光する第２レンズ及び第３レンズとが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
3. 前記分光素子の第２面には、前記発光部からの光の光路上に位置する第４レンズが形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の光送受信モジュール。
4. 前記第４レンズは前記第２面上に形成される傾斜面と、該傾斜面に形成されるレンズ面とからなることを特徴とする請求項３記載の光送受信モジュール。
5. 前記受光部と前記分光素子の第１面の間に所定波長の光を透過させるフィルターを設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の光送受信モジュール。
6. 前記分光素子の第１面には、前記第１フィルターで反射した光の光路上に設けられる所定波長の光を透過させる第３フィルターと、前記第２フィルターで反射した光の光路上に設けられる所定波長の光を透過させる第４フィルターとが形成され、前記第３フィルター上及び第４フィルター上にはそれぞれ前記第１フィルター及び第２フィルターで反射した各光を前記受光部にそれぞれ集光する第２レンズ及び第３レンズとが形成されてなることを特徴とする請求項１記載の光送受信モジュール。
7. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
   一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２基板とを形成し、
   前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを貼り合わせ、該貼り合わせた第１基板及び第２基板に適合する空間部を有する上型と下型からなる金型内に配置し、前記上型と下型には、前記第１基板の露出する表面と前記第２フィルターの面とにそれぞれレンズを形成するレンズ形成面が形成され、
   前記金型は前記上型と下型の位置関係を規制する位置決め手段を有し、該位置決め手段により前記金型の位置決めを行ってから前記第１基板と第２フィルターにそれぞれレンズ面を成形することを特徴とする光送受信モジュールの分光素子の製造方法。
8. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
   一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２基板とを形成し、
   前記第１基板の第１フィルターと反対側の面には、光信号用レンズと位置合わせ用レンズが形成され、前記第２基板の第２フィルター上には、光信号用レンズと位置合わせ用レンズが形成され、
   前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記第１基板側または第２基板側から前記位置合わせ用レンズに光を入射させると共に、反対側の位置合わせ用レンズで集光された光を受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１基板と第２基板の位置調整を行うことを特徴とする光送受信モジュールの分光素子の製造方法。
9. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に異なるフィルターで反射させて分岐し、光を発光する発光部からの光を透過させて前記光ファイバーに対して集光する光送受信モジュールの分光素子の製造方法であって、
   一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成した第１大基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成した第２大基板とを形成し、
   前記第１大基板の第１フィルターと反対側の面には、光信号用レンズ群が複数形成されると共に、端部に位置合わせ用レンズが形成され、前記第２大基板の第２フィルター上には、光信号用レンズが前記レンズ群毎に複数形成されると共に、端部に位置合わせ用レンズが形成され、
   前記第１大基板の第１フィルター側の面と前記第２大基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記第１大基板側または第２大基板側から前記位置合わせ用レンズに光を入射させると共に、反対側の位置合わせ用レンズで集光された光を受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１大基板と第２大基板の位置調整を行って貼り合わせ、一体化された前記第１大基板と第２大基板を前記レンズ群毎に切断することを特徴とする光送受信モジュールの分光素子の製造方法。
10. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
    前記光ファイバーと受光部とを一体化してなる第１ユニットを形成し、
    前記発光部を有する第２ユニットを形成し、
    前記光ファイバーに面する第１面と、該第１面の反対側面を構成する第２面とを有し、前記第１面側から順に第１基板と第１フィルターと第２基板及び第２フィルターが積層状に設けられた分光素子を形成し、該分光素子の前記第１フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させ、前記第２フィルターは前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させ、
    前記第１ユニットの光ファイバーから２波長の光を出射させ、該光を波長毎に前記分光素子の第１フィルターと第２フィルターで反射させて前記受光部に集光し、該受光部で集光した光の強度に基づいて前記第１ユニットと分光素子の位置調整を行い、
    前記第２ユニットの発光部から光を出射させ、該光を前記分光素子を介して光ファイバーに入射させ、該光ファイバーで受光した光の強度に基づいて前記第２ユニットと前記第１ユニット及び分光素子の組み合わせの位置調整を行うことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。
11. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
    一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成し、他面に光信号用レンズと位置合わせ用レンズを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成し、該第２フィルター上に光信号用レンズを形成した第２基板とを形成し、
    前記発光部と受光部及び光ファイバーを位置決め固定すると共に、測定用光源と測定用受光部を前記発光部と受光部及び光ファイバーと所定の位置関係となるように配置し、
    前記第１基板を前記発光部と受光部の間に配置し、前記測定用光源から光を出射すると共に、前記第１基板の位置合わせ用レンズを介した光を前記測定用受光部で受光し、該受光した光の強度に基づいて前記第１基板の位置調整を行い、
    前記第２基板の第２フィルターと反対側の面を前記第１基板の第１フィルター側の面と重ね合わせ、前記発光部からの光を前記分光素子を介して光ファイバーで受光した光の強度に基づいて前記第２基板を前記第１基板に対して位置調整することを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。
12. 光ファイバーからの２波長の光を波長毎に受光する受光部と、前記光ファイバーに対して光を発光する発光部と、受発光する光を分岐及び集光する分光素子とを有した光送受信モジュールの製造方法であって、
    前記光ファイバーと受光部とを一体化してなる第１ユニットを形成し、
    前記発光部を有すると共に、所定位置にアライメントマークが形成された第２ユニットを形成し、
    一面に前記光ファイバーからの光のうち第１の波長の光のみを反射させる第１フィルターを形成し、他面に光信号用レンズと位置合わせ用レンズを形成した第１基板と、一面に前記光ファイバーからの光のうち第２の波長の光のみを反射させる第２フィルターを形成し、該第２フィルター上に光信号用レンズと位置合わせ用レンズとを形成した第２基板とを形成し、
    前記第１ユニットの光ファイバーから光を出射させ、該光を前記第１基板の第１フィルターで反射させて前記受光部に集光し、該受光部で集光した光の強度に基づいて前記第１ユニットと第１基板の位置調整を行い、
    前記第２基板を前記第２ユニットと対向させると共に、前記第２基板と対向するように測定用カメラを配置し、該測定用カメラで前記第２基板の位置合わせ用レンズを介して前記第２ユニットのアライメントマークを撮影し、該アライメントマークに焦点が合致するように前記第２ユニットと第２基板の位置調整を行い、
    それぞれ位置調整された第１ユニットと第１基板の組み合わせと、第２ユニットと第２基板の組み合わせについて、前記第１基板の第１フィルター側の面と前記第２基板の第２フィルターと反対側の面とを重ね合わせ、前記発光部から光を出射させ、該光を前記第１基板及び第２基板を介して前記光ファイバーで受光し、該受光した光の強度に基づいて第１ユニットと第１基板の組み合わせと、第２ユニットと第２基板の組み合わせとの位置調整を行うことを特徴とする光送受信モジュールの製造方法。

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