JP2015225980A - 光通信モジュール及びその製造方法 - Google Patents

光通信モジュール及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2015225980A
JP2015225980A JP2014110688A JP2014110688A JP2015225980A JP 2015225980 A JP2015225980 A JP 2015225980A JP 2014110688 A JP2014110688 A JP 2014110688A JP 2014110688 A JP2014110688 A JP 2014110688A JP 2015225980 A JP2015225980 A JP 2015225980A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical
semiconductor laser
lens
communication module
mount
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014110688A
Other languages
English (en)
Inventor
田村 健一
Kenichi Tamura
健一 田村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2014110688A priority Critical patent/JP2015225980A/ja
Priority to US14/550,843 priority patent/US9274294B2/en
Publication of JP2015225980A publication Critical patent/JP2015225980A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4244Mounting of the optical elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/0006Arrays
    • G02B3/0075Arrays characterized by non-optical structures, e.g. having integrated holding or alignment means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4215Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4237Welding
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/4245Mounting of the opto-electronic elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/42Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • G02B6/425Optical features
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0225Out-coupling of light
    • H01S5/02253Out-coupling of light using lenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/023Mount members, e.g. sub-mount members
    • H01S5/02325Mechanically integrated components on mount members or optical micro-benches
    • H01S5/02326Arrangements for relative positioning of laser diodes and optical components, e.g. grooves in the mount to fix optical fibres or lenses
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/28Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
    • G02B6/2938Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device for multiplexing or demultiplexing, i.e. combining or separating wavelengths, e.g. 1xN, NxM
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826Assembling or joining
    • Y10T29/49828Progressively advancing of work assembly station or assembled portion of work

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

【課題】光源である半導体レーザと該半導体レーザから出射された光信号が入射するレンズとの容易かつ高精度な調心を実現する。
【解決手段】光通信モジュールは、波長の異なる光信号を出射する複数の半導体レーザ20と、半導体レーザ20が搭載された第1搭載面50a及び第1搭載面50aと交差する第1側面50bを備える複数の第1マウント50と、複数の半導体レーザ20から出射される光信号をコリメートするレンズアレイ30及びレンズアレイ30によってコリメートされた複数の光信号を合波させる合波光学系40が搭載された第2搭載面60aと、第2搭載面60aと交差する第2側面60bと、を備える第2マウント60と、を有する。各第1マウント50は、半導体レーザ20がレンズアレイ30と位置合わせされ、かつ、第1側面50bが第2側面60bに当接された状態で、第2マウント60に固定されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、光通信モジュールに関し、特に、波長分割多重通信に用いられる光通信モジュールに関する。
光通信の分野では、1本の光ファイバケーブル当たりの伝送容量の大容量化が進んでおり、かかる大容量化を実現する通信方法の1つとして波長分割多重通信(WDM:Wavelength Division Multiplex)が知られている。波長分割多重通信では、互いに波長の異なる複数の光信号が1本の光ファイバケーブルを用いて同時に伝送される。
波長分割多重通信に用いられる光通信モジュールの1つとして光トランシーバがある。波長分割多重通信に用いられる光トランシーバは、互いに波長の異なる光(光信号)を出射する複数の光源と、それぞれの光源から出射された光信号を集光させたり、コリメートしたりするレンズと、レンズによって集光され或いはコリメートされた光信号を合波する合波光学系と、を少なくとも有し、光源には半導体レーザが用いられることが多い。
従来の光トランシーバにおいては、光源である半導体レーザ及び集光レンズやコリメートレンズ(以下“レンズ”と総称する。)は、共通の支持部材に搭載されている。
ここで、半導体レーザ及びレンズが支持部材に搭載される際には、両者の位置合わせが行われる。具体的には、半導体レーザから出射される光信号の光軸とレンズの光軸とが一致するように、両者の相対的位置が微調整される。従来、上記のような調心作業は、半導体レーザを支持部材の搭載面に搭載した後に、レンズを2軸方向又は3軸方向に移動させて行われるのが一般的であった(特許文献1)。以下の説明では、支持部材の搭載面と平行であって、レンズ光軸と直交する方向を“X軸方向”と定義する。また、支持部材の搭載面と平行であって、レンズ光軸とも平行な方向を“Z軸方向”と定義する。さらに、支持部材の搭載面に対して垂直であって、レンズ光軸と直交する方向を“Y軸方向”と定義する。
特開2013−80900号公報
半導体レーザ及びレンズが共通の支持部材の搭載面上に搭載されている場合、X軸方向又はZ軸方向における半導体レーザとレンズとの調心は、搭載面を基準面として行うことができる。すなわち、レンズを搭載面上でX軸方向又はZ軸方向に移動させることによって、これらの方向における調心を行うことができる。一方、Y軸方向における半導体レーザとレンズとの調心については基準面が存在しない。
この点、特許文献1には、レンズ(特許文献1では“レンズ部品16”)をコレットなどの把持手段によって把持し、レンズを最適位置に保持して固定する調心方法が記載されている。すなわち、特許文献1に記載されている調心方法では、Y軸方向に関して半導体レーザとレンズとを調心する際、レンズは搭載面から浮いた状態で保持される。
ここで、レンズ光軸と直交する2軸方向すなわちX軸方向及びY軸方向における調心は、レンズ光軸と平行な方向すなわちZ軸方向における調心に比べて高い精度が要求される。しかし、特許文献1に記載されている調心方法では、Z軸方向に比べて高い精度が要求されるY軸方向の調心を基準面なしで行わなければならず、高精度の調心を実現することは必ずしも容易ではない。
本発明の目的は、光通信モジュールの光源である半導体レーザと該半導体レーザから出射された光信号が入射するレンズとの容易かつ高精度な調心を実現することである。
本発明の光通信モジュールは、多重光信号を出力する光通信モジュールである。本発明の光通信モジュールは、互いに波長の異なる光信号を出射する複数の半導体レーザと、前記半導体レーザが搭載された第1搭載面と、該第1搭載面と交差する第1側面と、を備える複数の第1支持部材と、前記複数の半導体レーザからそれぞれ出射される光信号をコリメートするレンズ部品及び該レンズ部品によってコリメートされた複数の光信号を合波させる合波光学系が搭載された第2搭載面と、該第2搭載面と交差する第2側面と、を備える第2支持部材と、を有する。それぞれの前記第1支持部材は、搭載されている前記半導体レーザが前記レンズ部品と位置合わせされ、かつ、前記第1側面が前記第2側面に当接された状態で、前記第2支持部材に固定されている。
本発明の一態様では、それぞれの前記第1支持部材は、レーザ溶接によって前記第2支持部材に固定される。
本発明の他の態様では、前記レンズ部品は、前記複数の半導体レーザから出射された光信号をそれぞれコリメートする複数のレンズエレメントを備えるレンズアレイである。
本発明の製造方法は、多重光信号を出力する光通信モジュールの製造方法である。本発明の製造方法では、互いに波長の異なる光信号を出射する複数の半導体レーザを複数の第1支持部材の第1搭載面にそれぞれ搭載する。前記複数の半導体レーザからそれぞれ出射される光信号をコリメートするレンズ部品及び該レンズ部品によってコリメートされた複数の光信号を合波させる合波光学系を第2支持部材の第2搭載面に搭載する。それぞれの前記第1支持部材が備える第1側面を前記第2支持部材が備える第2側面に当接させる。それぞれの前記第1支持部材を前記第2側面上で移動させて、各第1支持部材に搭載されている前記半導体レーザと前記レンズ部品とを位置合わせする。それぞれの前記第1支持部材を前記第2支持部材に固定する。
本発明の一態様では、それぞれの前記第1支持部材をレーザ溶接によって前記第2支持部材に固定する。
本発明の他の態様では、前記レンズ部品は、前記複数の半導体レーザから出射された光信号をそれぞれコリメートする複数のレンズエレメントを備えるレンズアレイである。この態様では、それぞれの前記第1支持部材を前記第2側面上で移動させて、各第1支持部材に搭載されている前記半導体レーザと該半導体レーザに対応する前記レンズエレメントとを位置合わせする。
本発明によれば、光通信モジュールの光源である半導体レーザと該半導体レーザから出射された光信号が入射するレンズとを容易かつ高精度に調心させることができる。
光トランシーバの外観斜視図である。 光トランシーバの内部構造を示す断面図である。 光送信サブアセンブリの内部構造を示す斜視図である。 第1支持部材に搭載された半導体レーザ並びに第2支持部材に搭載されたレンズアレイ及び合波光学系の拡大斜視図である。 第1支持部材の第1側面及び第2支持部材の第2側面を示す拡大斜視図である。 半導体レーザを第1支持部材に搭載する工程を示す説明図である。 レンズアレイ及び合波光学系を第2支持部材に搭載する工程を示す説明図である。 半導体レーザとレンズアレイとを調心させる工程を示す説明図である。
以下、本発明が適用された光通信モジュールの一例について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明する光通信モジュールは、QSFP+(Quad Small Form-factor Pluggable Plus)規格に準拠したWDM用光トランシーバであって、互いに波長の異なる複数の光信号が合波された多重光信号を出力する。
図1に示されるように、本実施形態に係る光トランシーバ1は、上ケース2と下ケース3とから構成されるモジュール筐体4を有する。モジュール筐体4は、全体として略直方体の外観を呈し、QSFP+規格に準拠した寸法を有する。モジュール筐体4の長手方向一端には光アダプタ5が設けられ、モジュール筐体4の長手方向他端にはカードエッジ6が設けられている。尚、カードエッジは“エッジコネクタ”と呼ばれることもある。以下の説明では、モジュール筐体4の長手方向両端部のうち、光アダプタ5が設けられている一端部を“フロント側”、カードエッジ6が設けられている他端部を“リア側”と呼ぶ場合がある。すなわち、光アダプタ5は、モジュール筐体4のフロント側に設けられており、カードエッジ6はモジュール筐体4のリア側に設けられている。
光アダプタ5には、不図示の光ファイバケーブルの一端に装着されている光コネクタが差し込まれる2つの差込口5a,5bが設けられている。一方の差込口5aは送信用(TX)であり、他方の差込口5bは受信用(RX)である。また、カードエッジ6が不図示のネットワーク機器(ルータやサーバ等)が備えるスロットに挿入されると、光トランシーバ1とネットワーク機器とが接続される。光トランシーバ1は、接続されたネットワーク機器から入力された電気信号を光信号に変換し、送信用の差込口5aに接続されている光ファイバケーブルへ出力する一方、受信用の差込口5bに接続されている光ファイバケーブルから入力された光信号を電気信号に変換してネットワーク機器へ出力する。
図2に示されるように、モジュール筐体4の内部には、上記のような光電変換を実現するための光送信サブアセンブリ(TOSA:Transmitter Optical Sub-Assembly)11及び光受信サブアセンブリ(ROSA:Receiver Optical Sub-Assembly)12が収容されている。
図3に示されるように、光送信サブアセンブリ11は、パッケージ11aと、パッケージ11aに収容された複数の半導体レーザ20と、を備えている。具体的には、光送信サブアセンブリ11は、第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24を備えている。第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24は、不図示のボンディングワイヤを介して駆動ドライバ25と接続されている。
さらに、光送信サブアセンブリ11は、第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24から出射された光信号をコリメートするレンズ部品30と、レンズ部品30によってコリメートされた複数の光信号を合波する合波光学系40と、を備えている。以下の説明では、第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24を“半導体レーザ20”と総称する場合がある。
第1半導体レーザ21〜第4半導体レーザ24は、端面発光レーザ(EEL:Edge Emitting Laser)であり、パッケージされていないベアチップの形態で実装されている。半導体レーザ20をベアチップの形態で実装しているのは、半導体レーザ20の配列ピッチを狭くして光送信サブアセンブリ11の小型化を実現し、ひいては光トランシーバ1の小型化を実現するためである。以下の説明では、第1半導体レーザ21から出射される光信号を“第1の光信号”と呼び、第2半導体レーザ22から出射される光信号を“第2の光信号”と呼び、第3半導体レーザ23から出射される光信号を“第3の光信号”と呼び、第4半導体レーザ24から出射される光信号を“第4の光信号”と呼ぶ場合がある。一方、第1〜第4の光信号を“光信号”と総称する場合もある。
図4に示されるように、それぞれの半導体レーザ20は、第1支持部材としての第1マウント50に、サブマウント51を介して搭載されている。それぞれの第1マウント50は、四角柱状の金属ブロックである。半導体レーザ20は、第1マウント50の長手方向一方の端面(上端面50a)にサブマウント51を介して搭載されている。すなわち、第1マウント50の上端面50aは、半導体レーザ20が搭載される第1搭載面である。本実施形態におけるサブマウント51はセラミックス製である。
図4に示されるように、第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24は、この順で一列に並んでいる。第1半導体レーザ21の発振波長(中心波長)はλ1[nm]、第2半導体レーザ22の発振波長(中心波長)はλ2[nm]、第3半導体レーザ23の発振波長(中心波長)はλ3[nm]、第4半導体レーザ24の発振波長(中心波長)はλ4[nm]である。換言すれば、第1の光信号の波長はλ1[nm]、第2の光信号の波長はλ2[nm]、第3の光信号の波長はλ3[nm]、第4の光信号の波長はλ4[nm]である。これらの波長の大小関係は、λ1<λ2<λ3<λ4である。また、各光信号の波長間隔は20nmである。
図4に示されるように、レンズ部品30及び合波光学系40は、第2支持部材としての第2マウント60に搭載されている。第2マウント60は、第1マウント50とは別体の金属ブロックであり、第1マウント50に比べて扁平な形状を有する。
レンズ部品30及び合波光学系40は、第1搭載面50aと平行な第2マウント60の一面(上面60a)に搭載されている。すなわち、第2マウント60の上面60aは、レンズ部品30及び合波光学系40が搭載される第2搭載面である。
レンズ部品30は、各半導体レーザ20から出射された光信号が入射する光入射面30aと、光入射面30aと対向し、コリメートされた光信号が出射される光出射面30bと、を備えるレンズアレイである。レンズアレイ30の光入射面30aには、それぞれの半導体レーザ20に対応する複数のレンズエレメントが形成されている。具体的には、レンズアレイ30には、第1半導体レーザ21に対応する第1レンズエレメント31と、第2半導体レーザ22に対応する第2レンズエレメント32と、第3半導体レーザ23に対応する第3レンズエレメント33と、第4半導体レーザ24に対応する第4レンズエレメント34と、が形成されている。
各半導体レーザ20とレンズアレイ30とは位置合わせされている。具体的には、対応する半導体レーザ20とレンズエレメントとが位置合わせされている。より具体的には、第1半導体レーザ21から出射される第1の光信号の光軸と第1レンズエレメント31の光軸とが一致するように、第1半導体レーザ21と第1レンズエレメント31とが調心されている。また、第2半導体レーザ22から出射される第2の光信号の光軸と第2レンズエレメント32の光軸とが一致するように、第2半導体レーザ22と第2レンズエレメント32とが調心されている。また、第3半導体レーザ23から出射される第3の光信号の光軸と第3レンズエレメント33の光軸とが一致するように、第3半導体レーザ23と第3レンズエレメント33とが調心されている。また、第4半導体レーザ24から出射される第4の光信号の光軸と第4レンズエレメント34の光軸とが一致するように、第4半導体レーザ24と第4レンズエレメント34とが調心されている。尚、半導体レーザ20とレンズアレイ30(レンズエレメント)との調心方法については後述する。
合波光学系40は、AR(Antireflective)フィルタ41、バンドパスフィルタ42,43,44、直方体形状のガラス基材45、反射ミラー46及びAR(Antireflective)フィルタ47を備えている。ARフィルタ41及びバンドパスフィルタ42,43,44は、レンズアレイ30の光出射面30bと対向するガラス基材45の一面に設けられている。反射ミラー46及びARフィルタ47は、ARフィルタ41及びバンドパスフィルタ42,43,44が設けられている一面と反対側のガラス基材45の他の一面に設けられている。
図5に示されるように、それぞれの第1マウント50は、半導体レーザ20が搭載される第1搭載面50aと交差する第1側面50bを備えている。一方、第2マウント60は、レンズアレイ30及び合波光学系40が搭載される第2搭載面60aと交差する第2側面60bを備えている。本実施形態では、第1マウント50の第1側面50bは、第1搭載面50aに搭載されている半導体レーザ20の出射端面20aと平行であり、かつ、第1搭載面50aと直交している。また、第2マウント60の第2側面60bは、第2搭載面60aに搭載されているレンズアレイ30の光入射面30aと平行であり、かつ、第2搭載面60aと直交している。
第1マウント50は、第1側面50bが第2側面60bに当接された状態で第2マウント60に固定されている。具体的には、第1マウント50の第1側面50bが第2マウント60の第2側面60bにレーザ溶接(本実施形態ではYAGレーザ溶接)されている。すなわち、半導体レーザ20とレンズアレイ30は、互いに異なる支持部材に搭載されている。
再び図4を参照する。ARフィルタ41及び3つのバンドパスフィルタ42,43,44は、半導体レーザ20の配列方向に沿って一列に配置されている。ARフィルタ41は、第1半導体レーザ21に対応しており、このARフィルタ41には、第1半導体レーザ21から出射され、第1レンズエレメント31によってコリメートされた第1の光信号が入射する。バンドパスフィルタ42は、第2半導体レーザ22に対応しており、このバンドパスフィルタ42には、第2半導体レーザ22から出射され、第2レンズエレメント32によってコリメートされた第2の光信号が入射する。バンドパスフィルタ43は、第3半導体レーザ23に対応しており、このバンドパスフィルタ43には、第3半導体レーザ23から出射され、第3レンズエレメント33によってコリメートされた第3の光信号が入射する。バンドパスフィルタ44は、第4半導体レーザ24に対応しており、このバンドパスフィルタ44には、第4半導体レーザ24から出射され、第4レンズエレメント34によってコリメートされた第4の光信号が入射する。
ARフィルタ41は、いわゆる無反射コートであり、第1の光信号を低損失で通過させる。また、それぞれのバンドパスフィルタは互いに異なる通過帯域を有する。具体的には、バンドパスフィルタ42は、少なくとも第1の光信号は反射し、第2の光信号は通過させる。バンドパスフィルタ43は、少なくとも第1の光信号及び第2の光信号は反射し、第3の光信号は通過させる。バンドパスフィルタ44は、少なくとも第1の光信号,第2の光信号及び第3の光信号は反射し、第4の光信号は通過させる。一方、反射ミラー46は、いわゆる全反射ミラーであり、少なくとも第1の光信号,第2の光信号,第3の光信号及び第4の光信号を反射する。
ARフィルタ47は、いわゆる無反射コートであり、第1の光信号,第2の光信号,第3の光信号及び第4の光信号を低損失で通過させる。すなわち、第1の光信号,第2の光信号,第3の光信号及び第4の光信号が波長分割多重された多重光信号がARフィルタ47を通して出射される。ARフィルタ47を通して出射される多重光信号は、図2,図3に示されるパッケージ11aとレセプタクル11bとの間に介在する不図示の集光レンズに入射し、該集光レンズによってレセプタクル11b内の不図示のフェルールに集光される。尚、図3に示されるARフィルタ47(合波光学系40)と上記集光レンズとの間に、合波光学系40から出射される多重光信号の光路を変換して上記集光レンズに入射させるプリズム等が配置される場合もある。また、ARフィルタ47(合波光学系40)と上記集光レンズとの間にアイソレータが配置される場合もある。
次に、本実施形態に係る光トランシーバ1の製造方法の一例について説明する。もっとも、本明細書では、図4に示される半導体レーザ20及びレンズアレイ30を実装する工程について主に説明し、その他の工程についての説明は省略する。
まず、必要な部材を用意する。具体的には、図4に示される第1半導体レーザ21,第2半導体レーザ22,第3半導体レーザ23及び第4半導体レーザ24を用意する(半導体レーザ準備工程)。また、4つの第1マウント50を用意する(第1マウント準備工程)。さらに、レンズアレイ30及び合波光学系40を用意する(光学系準備工程)。加えて、第2マウント60を用意する(第2マウント準備工程)。
次に、各半導体レーザ20を第1マウント50に搭載する(半導体レーザ搭載工程)。具体的には、図6に示されるように、第1マウント50の第1搭載面50a上の所定位置にサブマウント51を搭載し、サブマウント51上の所定位置に半導体レーザ20を搭載する。或いは、予め半導体レーザ20が搭載されたサブマウント51を第1マウント50の第1搭載面50a上の所定位置に搭載する。
次に、レンズアレイ30及び合波光学系40を第2マウント60に搭載する(光学系搭載工程)。具体的には、図7に示されるように、第2マウント60の第2搭載面60a上の所定位置にレンズアレイ30及び合波光学系40を搭載する。合波光学系40に関しては、ARフィルタ41、バンドパスフィルタ42,43,44、反射ミラー46及びARフィルタ47が設けられたガラス基材45を第2搭載面60a上に搭載する。尚、半導体レーザ搭載工程と光学系搭載工程とは、どちらを先に実行してもよい。
次に、図8に示されるように、第4半導体レーザ24と第4レンズエレメント34とを調心させた上で、第4半導体レーザ24が搭載されている第1マウント50を第2マウント60に固定する。具体的には、第4半導体レーザ24が搭載されている第1マウント50の第1側面50b(図6)を第2マウント60の第2側面60bに当接させる。その後、第1マウント50を第2マウント60の第2側面60bの上で上下左右(X軸方向及びY軸方向)に移動させ、第4半導体レーザ24から出射される光(光信号である必要はない。)の光軸を第4レンズエレメント34の光軸に一致させる。換言すれば、第1マウント50を第2マウント60の第2側面60bと平行な面内でX軸方向及びY軸方向に移動させ、第4半導体レーザ24と第4レンズエレメント34とを調心する。例えば、ARフィルタ47から出射される光をカメラやパワーメータ等でモニタしながら第1マウント50を移動させ、第1マウント50の位置を決定する。第1マウント50の位置が決定したら、その位置に第1マウント50をYAGレーザ溶接によって固定する。
次に、第4半導体レーザ24が搭載されている第1マウント50が固定された第2マウント60をパッケージ11a(図3)に収容する。その後、図3に示されるレセプタクル11b内の不図示のフェルールから出射される光の出力が最大となるように、パッケージ11aとレセプタクル11bとの間に介在する不図示の集光レンズ及びレセプタクル11bの位置を調整し、集光レンズ及びレセプタクル11bをパッケージ11aに固定する。
次に、残りの第1マウント50を第2マウント60にYAGレーザ溶接によって固定する。具体的には、図3に示されるレセプタクル11b内の不図示のフェルールから出射される光の出力が最大となるように第3半導体レーザ23と第3レンズエレメント33(図4)とを調心させた上で、第3半導体レーザ23が搭載されている第1マウント50を第2マウント60に固定する。尚、第3半導体レーザ23と第3レンズエレメント33(図4)との調心方法は、第4半導体レーザ24と第4レンズエレメント34との調心方法(図8)と同じである。以下、同様にして、第2半導体レーザ22が搭載されている第1マウント50を第2マウント60に固定し、その後、第1半導体レーザ21が搭載されている第1マウント50を第2マウント60に固定する。かかる順序で第1マウント50を第2マウント60に固定するのは、YAGレーザを打つ面が先に固定された第1マウント50によって隠されてしまうことを回避するためである。よって、YAGレーザを打つ面を変更し、固定順序を上記とは異なる順序に変更してもよい。
以上のように、本実施形態に係る製造方法では、レンズアレイ30が搭載された第2マウント60とは別体の第1マウント50に搭載された半導体レーザ20をX軸方向又は/及びY軸方向に移動させて、半導体レーザ20とレンズアレイ30とが位置合わせ(調心)される。さらに、半導体レーザ20をX軸方向又は/及びY軸方向に移動させる際には、第2マウント60の第2側面60bが基準面となる。よって、Z軸方向に比べて高い精度が要求されるX軸方向及びY軸方向の調心を容易かつ確実に行うことができる。また、本実施形態に係る製造方法によって製造された光トランシーバ1では、半導体レーザ20とレンズアレイ30とがX軸方向及びY軸方向において高精度で調心されている。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、光源としての半導体レーザの個数は、3個以下でも5個以上でもよい。すなわち、波長分割多重される光信号の数は3つ以下でも4つ以上でもよい。
また、半導体レーザは端面発光レーザに限定されず、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等の面発光レーザ(SEL:Surface Emitting Laser)でもよい。
第1支持部材としての第1マウントや第2支持部材としての第2マウントの材質は適宜変更することができる。また、半導体レーザと第1マウントとの間に介在するサブマウントの材質も適宜変更することができる。例えば、絶縁性よりも放熱性を重視する場合には、セラミックス製のサブマウントに代えて金属製のサブマウントを用いることができる。また、導電性が必要とされる場合には、セラミックス製のサブマウントに代えて誘電体製のサブマウントを用いることができる。さらに、サブマウントを介さず、第1マウントの第1搭載面に半導体レーザを直接搭載してもよい。
レンズ部品はレンズアレイに限られない。上記実施形態におけるレンズアレイに代えて、独立した複数のコリメートレンズを用いてもよい。もっとも、製造コスト低減の観点からはレンズアレイの使用が好ましい。
第1支持部材と第2支持部材との固定方向はYAGレーザ溶接に限られない。例えば、レーザ溶接以外の溶接方法によって第1支持部材を第2マウントに固定してもよく、接着や半田付けによって第1支持部材を第2支持部材に固定してもよい。同様に、レセプタクルやレンズの固定方法もYAGレーザ溶接に限られない。
本発明は、光トランシーバ以外の光通信モジュールにも適用することができる。
1 光トランシーバ
11 光送信サブアセンブリ
20 半導体レーザ
20a 出射端面
21 第1半導体レーザ
22 第2半導体レーザ
23 第3半導体レーザ
24 第4半導体レーザ
30 レンズ部品(レンズアレイ)
30a 光入射面
30b 光出射面
31 第1レンズエレメント
32 第2レンズエレメント
33 第3レンズエレメント
34 第4レンズエレメント
40 合波光学系
41,47 ARフィルタ
42,43,44 バンドパスフィルタ
45 ガラス基材
46 反射ミラー
50 第1マウント
50a 第1搭載面(上端面)
50b 第1側面
51 サブマウント
60 第2マウント
60a 第2搭載面(上面)
60b 第2側面

Claims (6)

  1. 多重光信号を出力する光通信モジュールであって、
    互いに波長の異なる光信号を出射する複数の半導体レーザと、
    前記半導体レーザが搭載された第1搭載面と、該第1搭載面と交差する第1側面と、を備える複数の第1支持部材と、
    前記複数の半導体レーザからそれぞれ出射される光信号をコリメートするレンズ部品及び該レンズ部品によってコリメートされた複数の光信号を合波させる合波光学系が搭載された第2搭載面と、該第2搭載面と交差する第2側面と、を備える第2支持部材と、
    を有し、
    それぞれの前記第1支持部材は、搭載されている前記半導体レーザが前記レンズ部品と位置合わせされ、かつ、前記第1側面が前記第2側面に当接された状態で、前記第2支持部材に固定されている、
    光通信モジュール。
  2. 請求項1に記載の光通信モジュールであって、
    それぞれの前記第1支持部材は、レーザ溶接によって前記第2支持部材に固定されている、
    光通信モジュール。
  3. 請求項1又は2に記載の光通信モジュールであって、
    前記レンズ部品は、前記複数の半導体レーザから出射された光信号をそれぞれコリメートする複数のレンズエレメントを備えるレンズアレイである、
    光通信モジュール。
  4. 多重光信号を出力する光通信モジュールの製造方法であって、
    互いに波長の異なる光信号を出射する複数の半導体レーザを複数の第1支持部材の第1搭載面にそれぞれ搭載し、
    前記複数の半導体レーザからそれぞれ出射される光信号をコリメートするレンズ部品及び該レンズ部品によってコリメートされた複数の光信号を合波させる合波光学系を第2支持部材の第2搭載面に搭載し、
    それぞれの前記第1支持部材が備える第1側面を、前記第2支持部材が備える第2側面に当接させ、
    それぞれの前記第1支持部材を前記第2側面上で移動させて、各第1支持部材に搭載されている前記半導体レーザと前記レンズ部品とを位置合わせし、
    それぞれの前記第1支持部材を前記第2支持部材に固定する、
    光通信モジュールの製造方法。
  5. 請求項4に記載の光通信モジュールの製造方法であって、
    それぞれの前記第1支持部材をレーザ溶接によって前記第2支持部材に固定する、
    光通信モジュールの製造方法。
  6. 請求項4又は5に記載の光通信モジュールの製造方法であって、
    前記レンズ部品は、前記複数の半導体レーザから出射された光信号をそれぞれコリメートする複数のレンズエレメントを備えるレンズアレイであり、
    それぞれの前記第1支持部材を前記第2側面上で移動させて、各第1支持部材に搭載されている前記半導体レーザと該半導体レーザに対応する前記レンズエレメントとを位置合わせする、
    光通信モジュールの製造方法。
JP2014110688A 2014-05-28 2014-05-28 光通信モジュール及びその製造方法 Pending JP2015225980A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110688A JP2015225980A (ja) 2014-05-28 2014-05-28 光通信モジュール及びその製造方法
US14/550,843 US9274294B2 (en) 2014-05-28 2014-11-21 Optical communication module and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110688A JP2015225980A (ja) 2014-05-28 2014-05-28 光通信モジュール及びその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2015225980A true JP2015225980A (ja) 2015-12-14

Family

ID=54701499

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014110688A Pending JP2015225980A (ja) 2014-05-28 2014-05-28 光通信モジュール及びその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9274294B2 (ja)
JP (1) JP2015225980A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016197635A (ja) * 2015-04-02 2016-11-24 日立金属株式会社 送受一体型光サブアセンブリ及び光モジュール
US10809469B1 (en) * 2019-04-02 2020-10-20 Cloud Light Technology Limited Laser diode edge assembly structure for three-dimensional active alignment in transmitter optical assembly
CN110389414A (zh) * 2019-07-19 2019-10-29 杭州耀芯科技有限公司 一种单纤双向多模波分复用光电转换装置及制备方法
EP3855483A1 (en) * 2020-01-21 2021-07-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Through-interposer connections using blind vias

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2828025B2 (ja) * 1996-03-29 1998-11-25 日本電気株式会社 半導体レーザモジュール
US5793792A (en) * 1996-05-08 1998-08-11 Polaroid Corporation Laser assembly with integral beam-shaping lens
DE10258745A1 (de) * 2002-12-13 2004-07-08 Hentze-Lissotschenko Patentverwaltungs Gmbh & Co.Kg Halbleiterlaservorrichtung, Halbleiterlaserbaustein für eine derartige Halbleiterlaservorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiterlaservorrichtung
US8821042B2 (en) 2011-07-04 2014-09-02 Sumitomo Electic Industries, Ltd. Optical module with lens assembly directly mounted on carrier by soldering and laser diode indirectly mounted on carrier through sub-mount
DE102012103633B4 (de) * 2012-04-25 2020-08-27 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierende Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer derartigen Vorrichtung
JP5421435B2 (ja) * 2012-07-03 2014-02-19 日本電信電話株式会社 レンズホルダ、レンズ光学系部品およびレンズ光学系部品を搭載したパッケージ

Also Published As

Publication number Publication date
US20150346442A1 (en) 2015-12-03
US9274294B2 (en) 2016-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100921566B1 (ko) 모듈식 광 트랜시버
US7184621B1 (en) Multi-wavelength transmitter optical sub assembly with integrated multiplexer
US9363021B2 (en) Receiver optical module including optical de-multiplexer, lenses, and photodiodes vertically arranged to each other within housing
US10551569B2 (en) Wavelength-division multiplexing optical assembly with multiple collimator sets
KR101041570B1 (ko) 광통신 모듈
US20120189314A1 (en) Multi-laser transmitter optical subassembly
US20120189323A1 (en) Multi-laser transmitter optical subassembly
US20120189306A1 (en) Multi-laser transmitter optical subassemblies for optoelectronic modules
US10313045B2 (en) Wavelength-division multiplexing optical assembly with increased lane density
US9977200B2 (en) Optical component assembly with a vertical mounting structure for multi-angle light path alignment and an optical subassembly using the same
US20160349470A1 (en) Hybrid integrated optical sub-assembly
JP2010186090A (ja) 光送受信モジュール
KR20170012339A (ko) 광전 디바이스로의 광파이버 서브조립체의 비전 기반 피동 정렬
US9857542B2 (en) Bidirectional optical transceiver module
US9995880B1 (en) Wavelength division multiplexing and demultiplexing in optical communications modules, and methods
WO2016051836A1 (ja) 光部品、光モジュールおよび光部品の製造方法
CN111684739A (zh) 一种光收发模块的光学结构和封装结构以及操作方法
JP2015225980A (ja) 光通信モジュール及びその製造方法
US11256034B2 (en) Method for manufacturing integrated optical module
US20160231581A1 (en) Multiple Laser Optical Assembly
KR101896697B1 (ko) 다채널 광 모듈 및 그의 제조 방법
US5123067A (en) Optical head capable of being fitted into a hybrid circuit
US10788690B2 (en) Optical isolator array for use in an optical subassembly module
KR102252682B1 (ko) 다채널 광모듈 장치 및 그것의 제조 방법
JP2003344709A (ja) ファイバ型光モジュール