JP3719651B2 - Multi-channel optical module - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信網の構成要素である光信号伝送及び光信号処理モジュール、あるいは、情報処理装置間を光信号間で接続するための光信号伝送用の多チャネル光モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
少なくとも2チャネル以上の光信号チャネルを有する多チャネル光モジュールでは、光ファイバと光機能素子あるいは光導波路との間の光接続には、チャネル数と同等数の小型レンズをアレイ化したマイクロレンズアレイや、レンズ効果を有する線球ファイバをアレイ状に並べて、光ファイバを光機能素子や光導波路と光学的に結合する手法が一般的であった。また、より簡便な手法として、大型のレンズを1枚用いた多チャネル一括結合も試みられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述した手法のうち、マイクロレンズアレイや、線球ファイバアレイを用いる手法では、光機能素子あるいは光導波路のチャネル間ピッチを、光ファイバリボンのファイバピッチ(例えば、250 μm )と一致させる必要がある。そのため、半導体光素子や導波路のさらなる小型化・高集積化のための狭ピッチ化や、高速信号伝送時の電気的ストロークを低減するための半導体光素子の広ピッチ化を妨げてきた。さらに、マイクロレンズアレイや、線球ファイバアレイのレンズ特性のアレイ内のばらつきにより、光結合特性にチャネル間偏差が生じ、モジュール特性の劣化や歩留り低下を引き起こす問題があった。
【0004】
一方、大型レンズによる多チャネル一括光結合の場合には、レンズの中心軸からのずれに伴ってレンズの光学特性が変化し、結合効率のチャネル間偏差を生じる問題があった。また、高速化に伴う電気的クロストークを低減するための半導体光素子の広ピッチ化やチャネル数増加に対応するためには、より大型のレンズの設計・製作が必要になる問題があった。特に、レンズの大型化と光学特性のレンズ面内均一性の両立は困難であり、レンズの歩留りが低下してコストを増大させる結果となっていた。
【0005】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、光機能素子と光ファイバ間のピッチ変換を含む簡素な多チャネル一括光結合を実現し、チャネル数増加や半導体光素子の広ピッチ化にも柔軟に対応し、小型・高速化を推進して製造工程の複雑化や高コスト化を抑制した多チャネル光モジュールを提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成するための本発明の多チャネル光モジュールは、レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバとの間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバを結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする。
【0007】
また、上記目的を達成するための本発明の多チャネル光モジュールは、レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光素子との間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光素子結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする。
【0008】
また、上記目的を達成するための本発明の多チャネル光モジュールは、レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバとの間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバを結合して多チャネルの一括接続を行うと共に、
前記レンズ系と前記アレイ状光素子との間に第2ピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該第2ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光素子結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする。
そして、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の多チャネル光モジュールにおいて、導波路にはスポットサイズ変換部が設けられていることを特徴とする。
【0009】
つまり、本発明では、光機能素子アレイとピッチ変換部付きの光ファイバアレイもしくはアレイ光導波路との間に、または、ピッチ変換部付きの光機能素子アレイと光ファイバアレイもしくはアレイ光導波路との間に、または、ピッチ変換部付きの光機能素子アレイとピッチ変換部付きの光ファイバアレイもしくはアレイ光導波路との間に、1チャネル光素子モジュールで用いられる汎用の小型の非球面レンズを1枚設置し、ピッチ変換部により狭ピッチ化した多チャネル光素子の光入出力部を、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ光導波路や光ファイバアレイのコア部に結像し、簡素な光結合系により多チャネルの一括接続を実現する。
【0010】
この光結合系では、光機能素子アレイもしくは光ファイバアレイ、または、光機能素子アレイ及び光ファイバアレイに設けられたピッチ変換部により、用いるレンズの開口数に適合するサイズに光機能素子アレイの光入出力部のサイズを変換することで、レンズの大型化や開口数の調整をすることなく、光モジュールの小型・多チャネル化及びストローク低減のための広ピッチ化への対応が可能になる。その結果、多チャネル光モジュールの組立工程の複雑化や専用レンズの作製による高コスト化を避けることができ、小型・低コスト化を容易に実現した多チャネル光モジュールとすることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1には本発明の第1実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明、図2にはサブキャリアの光結合状況、図3には有効開口部とレーザビームの比較説明、図4には結合損失を表すグラフ、図5には第1実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成説明を示してある。
【0012】
本実施形態例は、アレイ間ピッチを、例えば、250 μm から75μm に変換する導波路(第2ピッチ変換用アレイ導波路)を設けたアレイ状光素子としての8ch半導体レーザダイオード(LD)アレイと、アレイ間ピッチを、例えば、250 μm から150 μm に変換する導波路アレイ(ピッチ変換用アレイ導波路)を有するアレイ状光ファイバとしての8ch光ファイバアレイ(250 μm ピッチ)との間の光結合を、倍率2倍の非球面レンズ1枚により実現した多チャネル光モジュールを例に挙げて構成及び作用・効果を説明してある。
【0013】
図1に基づいてサブキャリアを説明する。
【0014】
サブキャリア1は、金メッキを施した銅・タングステン合金製のCuW ブロック(ブロック)2の上に、各部品を以下の手順で搭載して構成される。ピッチ変換導波路(第2ピッチ変換用アレイ導波路)付きの8ch半導体レーザダイオードアレイ(LDアレイ)3(出力部のチャネル間ピッチ75μm )、そのパワーモニタ用PD4及び温調用のサーミスタ5は、AlN 製の配線板6の上に搭載され、ワイヤボンド等により電気配線接続され、配線板6と共にブロック2上に半田固定される。続いて、レンズ系としての倍率2倍の非球面レンズ(ステンレスホルダ付き、光学特性は汎用品と同等な有効N/A:0.6 、f=1.5mm )7をブロック2のレンズ搭載用溝に載置する。
【0015】
さらに、先端をステンレスブロック8で覆ったピッチ変換用導波路(ピッチ変換用アレイ導波路)付きの8ch光ファイバアレイ(光ファイバアレイ)9をブロック2のファイバ固定部に置く。非球面レンズ7とステンレスブロック8の位置をブロック2上で微調整し、LDアレイ3からの8chの出射光が光ファイバアレイ9と結合する位置を見いだし、YAG溶接により非球面レンズ7とステンレスブロック8をその位置に固定する。
【0016】
図2乃至図4に基づいて光結合について説明する。
【0017】
実際の光結合状態でのLDアレイ3と非球面レンズ7との間は約amm(例えば、0.7mm)、非球面レンズ7と光ファイバアレイ9との間は約bmm(例えば、4.5mm)となっている。また、LDアレイ3、非球面レンズ7及び光ファイバアレイ9の中心軸は略一致している。このとき、LDアレイ3の出力部のチャネル間ピッチは75μm であるため、レーザー光の出射中心は非球面レンズ7の中心軸から±37.5μm(ch4,5)、±112.5 μm(ch3,6)、±187.5 μm(ch2,7)、±262.5 μm(ch1,8)の位置にある。また、導波路にはスポットサイズ変換部が設けられているため、ビームの広がり角は、図2中紙面に垂直な方向及び平行な方向とも15°である。そのため、LDアレイ3の端面から出射したビームは、例えば、0.7mm 離れた非球面レンズ7に入射する際には、直径190 μm (垂直方向)の円状になっている。
【0018】
LDアレイ3からの4つの円形ビームと非球面レンズ7の有効開口部である半径525 μm (N/A:0.6 及びLDアレイ3と非球面レンズ7のの距離0.7mm から求めた値)の円を比較して示したのが図3である。図から判るように、8つのビームは全て非球面レンズ7の有効開口部内に入射しており、図2に示すように、射出光はLDアレイ3の2倍のピッチを有する光ファイバアレイ9の端面に結像する。8つのビームの光ファイバへの入射角度の垂直入射からのずれは最大でも10°(ch1,8) 以下であり、この角度ずれが結合効率に与える影響は無視できる。実際に、サブキャリア1を完成させた後に測定したLDアレイ3と光ファイバアレイ9の挿入損失を図4に示す。図から判るように、8ch全てが4dBから5dBの損失で結合しており、先球ファイバを1本づつアライメントした場合と同等の結果が得られている。
【0019】
図5に基づいてモジュール作製について説明する。
【0020】
図に示すように、給電用、電気信号用、APCコントロール用及び温度コントロール用の端子の付いたモジュールケース11に、ペルチエ素子12、サブキャリア1の順に載置・固定する。その後、サブキャリア1とモジュールケース11の電気端子間の接続を行う。続いて、モジュールケース11に光ファイバアレイ9のMTフェルール部10をエポキシ系接着剤で封止固定する。最後に、モジュールケース11に金属製の蓋13を窒素雰囲気中でシーム溶接し、モジュールが完成する。完成したモジュールは、先球ファイバあるいはマイクロレンズを用いたモジュールと同等な伝送特性を示すことが確認されている。
【0021】
上述した実施形態例の多チャネル光モジュールは、光機能素子と光ファイバ間のピッチ変換を含む光結合構造を用いることで、1枚の汎用的な非球面レンズ7による小型・低コストな多チャネル一括結合を実現することができる。尚、ピッチ変換用アレイ導波路を光機能素子と非球面レンズ7の間にのみ設ける構成とすることも可能である。
【0022】
図6乃至図8に基づいて本発明の第2実施形態例を説明する。図6には本発明の第2実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明、図7には第2実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成説明、図8には結合損失を表すグラフを示してある。
【0023】
本実施形態例は、高周波駆動時の電気ストローク低減のために、チャネル間ピッチを、例えば、500 μm に広げ、かつそのピッチを、例えば、100 μm に狭めるように変換する光導波路(第2ピッチ変換用アレイ導波路)を設けたアレイ状光素子としての4ch半導体レーザダイオード(LD)アレイ光源と、チャネル間ピッチを、例えば、200 μm に狭めるように変換する光導波路アレイ(ピッチ変換用アレイ導波路)を設けたアレイ状光ファイバとしての4ch光ファイバアレイとの間の光結合を、1枚のレーザコリメートレンズ、1個の光アイソレータ及び1枚のファイバコリメートレンズからなる光結合系により実現した多チャネル光モジュールを例に挙げて構成及び作用・効果を説明してある。
【0024】
図6に基づいてサブキャリアを説明する。
【0025】
サブキャリア21は、金メッキを施した銅・タングステン合金製のCuW ブロック(ブロック)22の上に、各部品を以下の手順で搭載して構成される。例えば、100 μm ピッチのアレイ導波路(第2ピッチ変換用アレイ導波路)付きの4ch半導体レーザダイオード(LD)アレイ(LDアレイ)23(出力部のチャネル間ピッチ500 μm )は、AlN 製の配線板24の上に形成された高周波信号線路上の所定の位置にフリップチップボンディングされる。その後、パワーモニタ用PD25及び温調用のサーミスタ26が配線板24の上に搭載されてワイヤボンド等により電気配線接続し、配線板24ごとブロック22の上に半田固定される。
【0026】
続いて、例えば、焦点距離が1.6mm 、N/A が0.6 の非球面レーザーダイオード(LD)コリメートレンズ(LDコリメートレンズ)27(ステンレスホルダ付き)をブロック22のレンズ搭載用溝に載置する。LDコリメートレンズ27の位置は、LDアレイ23とLDコリメートレンズ27の距離cが焦点距離と等しくなるようにする(例えば1.6mm )。その後、光軸と平行なコリメート光が得られるように、LDコリメートレンズ27の位置を調整し、YAG溶接により固定する。
【0027】
本実施形態例のLDアレイ23からのビームの広がり角も、第1実施形態例と同様に、水平方向及び垂直方向ともに15°であり、図3と同様に、信号光はLDコリメートレンズ27の有効開口部内に入射している。
【0028】
図7に基づいてモジュール作製について説明する。
【0029】
図に示すように、給電用、電気信号用、APCコントロール用及び温度コントロール用の端子の付いたモジュールケース28に、ペルチエ素子29及び光アイソレータ30と共に上述したサブキャリア21を載置・固定する。そして、モジュールケース28に金属製の蓋31を窒素雰囲気中でシーム溶接し、モジュールを気密封止する。
【0030】
気密封止後、モジュールの出力チャネルに非球面コリメートレンズ(例えば、焦点距離:3.2mm 、N/A :0.2 )32とピッチ変換導波路(ピッチ変換用アレイ導波路)付き4ch光ファイバアレイ(光ファイバアレイ)33を仮置きする。非球面コリメートレンズ32及び光ファイバアレイ33の位置は、LDコリメートレンズ27からの距離がd(例えば、4.8mm),e(例えば、8.0mm)となるように光軸を合わせた位置とする。
【0031】
この時、2枚のレンズによる像倍率は2倍となり、100 μm ピッチの導波路からの(LDアレイ23からの)光ビームは光ファイバアレイ33の導波路と同じ200 μm ピッチで結像する。また、ビームの入射角も光ファイバ端面に垂直な方向から最大でも80°傾く程度であり、傾きによる光結合への影響は無視できる。
【0032】
非球面コリメートレンズ32及び光ファイバアレイ33を仮置きした後、4本のファイバからの光出力が最大かつ均一になるように、非球面コリメートレンズ32及び光ファイバアレイ33の位置を微調整し、YAG溶接により固定してモジュールが完成する。
【0033】
図8に基づいて光結合について説明する。
【0034】
実際に完成したモジュールを用いて測定したLDアレイ23と光ファイバアレイ33の挿入損失を図8に示す。光アイソレータ30の挿入損失が加わるため、図4に示した第1実施形態例に比べて挿入損失が若干増加(0.5dB 程度)するが、4ch全てが4.54B から5.5dB の損失で結合しており、先球ファイバを1本づつアライメントした場合と遜色のない結果が得られている。
【0035】
本実施形態例のモジュール構造では、従来、多チャネルモジュールでは困難とされてきたアイソレータの挿入が実現されており、モジュールの伝送特性の向上にとっても極めて有効である。さらに、LDアレイ23にピッチ変換導波路を設けて狭ピッチ化したため、1本の光アイソレータ30で4ch全てのアイソレーションが可能であり、モジュール構造の簡素化・低コスト化にも有効である。また、電気的クロストーク低減のためにLDアレイ23を500 μm ピッチに広ピッチ化しており、4ch全ての10Gbps駆動時でもクロストークによる信号劣化は無視できるレベルであることが確認された。
【0036】
上述した実施形態例の多チャネル光モジュールは、光機能素子と光ファイバ間のピッチ変換を含む光結合構造を用いることで、非球面コリメートレンズ32による小型・低コストな多チャネル一括結合を実現することができる。尚、ピッチ変換用アレイ導波路を光機能素子と非球面コリメートレンズ32の間にのみ設ける構成とすることも可能である。
【0037】
図9乃至図14に基づいて本発明の第3実施形態例を説明する。図9には本発明の第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールに適用される2次元面発光レーザーアレイの構造説明、図10には第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールに適用される光ファイバアレイの構造説明、図11には第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明、、図12にはキャリアの作製説明、図13には第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成説明、図14には有効開口部に対する2次元面発光レーザーアレイからの射出光ビームの入射位置説明を示してある。
【0038】
本実施形態例は、多チャネル光素子として、図9に示す、アレイ間ピッチが、例えば、125 μm のアレイ状光素子としての8ch(4×2)2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41を用い、光信号伝送媒体である図10に示す、先端に導波路アレイ55(ピッチ変換及び導波路配列の(8×1)から(4×2)への変換を行う)を有する8ch(8×1)光ファイバアレイ42(250 μm ピッチ) との光結合を、1枚の倍率2倍のステンレスホルダ付きの非球面レンズにより実現した多チャネル光モジュールを例に挙げて構成及び作用・効果を説明してある。
【0039】
図9、図11に基づいてサブキャリアについて説明する。
【0040】
図11は、本実施形態例で用いられる2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41(図9)を用いた8ch光送信モジュールのサブキャリアの概要を示してある。サブキャリア基板43はAlN 製で、表面に8ch分(4×2 格子配列)のワイヤボンディングパッド44が形成され、裏面には8chとサーミスタ分を合わせた9個の錫鉛製のボールグリッドアレイ(BGA) 45が形成されている。各ワイヤボンディングパッド44と対応するボールグリッドアレイ45の半田ボールは電気的に導通している。サブキャリア基板43の表面のチップマウントパッド上に2次元面発光レーザーアレイ41をボンディングし、各2次元面発光レーザーアレイ41をワイヤボンディングによりワイヤボンディングパッド44に接続する。その後、温調用サーミスタ46を指定の位置に搭載してサブキャリア47が完成する。
【0041】
図10、図12及び図13に基づいてモジュール作製について説明する。
【0042】
完成したサブキャリア47は、図12に示す、AlN 製のキャリア48(多層配線基板)上の所定の位置にボールグリッドアレイ(BGA) により半田固定される。さらに、キャリア48上の所定の位置に8chの2次元面発光レーザー(VCSEL) ドライバIC(IC)49を搭載し、IC電源パッド、グランドパッド及び高周波信号配線パッドと接続することで、キャリアは完成する。図13に示すように、完成したキャリアはペルチエ素子50上に固定され、信号・電源・グランド端子を有するモジュールケース51内にペルチエ素子50とともに固定される。モジュールケース51内に固定されたキャリア上の信号・電源・グランドの各パッド52をモジュールケース51上の対応する端子のパッド53に接続する。
【0043】
続いて、2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41と光ファイバアレイ42との間の光結合のために、第1実施形態例で用いたレンズと同じ倍率2.4 倍の非球面レンズ53をキャリア上に固定する。このとき、2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41と非球面レンズ53との距離は第1実施形態例と同様にamm(0.7mm) で、2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41と非球面レンズ53の中心軸は一致している。
【0044】
そのため、8chのレーザー光の出射部は、図14に示すように、レンズの中心軸からX方向に±62.5μm 、Y方向に±62.5μm の位置に中心を有するチャネル (ch2,3,6,7)と、中心軸からX方向に±187.5 μm 、Y方向に±62.5μm の位置に中心を有するチャネル (ch1,4,5,8)とになる。また、2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41からのレーザー光は円形ビームであり、その広がり角は、図14のX方向、Y方向とも約10°である。そのため、2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41の端面より出射したビームは、0.7mm 離れた非球面レンズ53に入射する際には、直径約140 μm (垂直方向)の円状になっている。
【0045】
図14には2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41からの4つの円形ビームと非球面レンズ53の有効開口部である半径525 μm (N/A:0.6 と2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41と非球面レンズ53との距離0.7mm から求めた)の円を比較して示してある。4つのビームは全て有効開口部内に入射しており、射出光は非球面レンズ53によりレンズ中心から6mm 程度離れた位置で2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41の2.4 倍のピッチ(300μm)を有する8本のビーム(ビーム径約8μm )として結像する。
【0046】
モジュールケース51内にある結像位置付近にピッチ変換及び導波路配列の(8×1)から(4×2)への変換を行う導波路アレイ55を有する光ファイバアレイ42を置き、実際に2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41のch1,8 を発光させて光ファイバアレイ42のアクティブアライメントを行い、UV硬化樹脂により導波路アレイ55及び光ファイバアレイ42を固定する。最後に、窒素雰囲気中でモジュールケース51に蓋54をし、ファイバ取り出し口を樹脂封止してモジュールが完成する。完成後に2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ41と光ファイバアレイ42との間の挿入損失を測定し、8ch全てとも図4と同様な結合損失4dBから5dBで光結合できていることが確認された。
【0047】
上述した実施形態例の多チャネル光モジュールは、光機能素子と光ファイバ間のピッチ変換を含む光結合構造を用いることで、2次元多チャネル光素子の光結合にもそのまま適用でき、非球面レンズ53による小型・低コストな多チャネル一括結合を実現することができ、拡張性にも優れている。
【0048】
【発明の効果】
本発明の多チャネル光モジュールは、多チャネル光送受信モジュールの光結合系が簡素化できるとともに、1チャネル光送受信モジュールの光結合系と同等な部品を用いて構成できるため、組立・部品双方のコスト低減が図れる。このため、光機能素子と光ファイバ間のピッチ変換を含む簡素な多チャネル一括光結合を実現し、チャネル数増加や半導体光素子の広ピッチ化にも柔軟に対応し、小型・高速化を推進して製造工程の複雑化や高コスト化を抑制した多チャネル光モジュールとすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明図。
【図2】サブキャリアの光結合状況説明図。
【図3】有効開口部とレーザビームの比較説明図。
【図4】結合損失を表すグラフ。
【図5】第1実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成図。
【図6】第2実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明図。
【図7】第2実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成説明図。
【図8】結合損失を表すグラフ。
【図9】本発明の第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールに適用される2次元面発光レーザーアレイの構造説明図。
【図10】第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールに適用される光ファイバアレイの構造説明図。
【図11】第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールのサブキャリアの構造説明図。
【図12】キャリアの作製説明図。
【図13】第3実施形態例に係る多チャネル光モジュールの全体構成説明図。
【図14】有効開口部に対する2次元面発光レーザーアレイからの射出光ビームの入射位置説明図。
【符号の説明】
1,21,47 サブキャリア
2,22 CuW ブロック(ブロック)
3 8ch半導体レーザダイオードアレイ(LDアレイ)
4,25 パワーモニタ用PD4
5,26,46 サーミスタ
6,24 配線板
7,53 非球面レンズ
8 ステンレスブロック
9 8ch光ファイバアレイ(光ファイバアレイ)
10 MTフェルール部10
11,28,51 モジュールケース
12,29,50 ペルチエ素子
13,31,54 蓋
23 4ch半導体レーザダイオードアレイ(LDアレイ)
27 非球面レーザーダイオードコリメートレンズ(LDコリメートレンズ)
30 光アイソレータ
32 非球面アイソレータレンズ
33 4ch光ファイバアレイ(光ファイバアレイ)
41 8ch(4×2)2次元面発光レーザー(VCSEL) アレイ
42 8ch(4×2)光ファイバアレイ
43 サブキャリア基板
44 ワイヤボンディング
45 ボールグリッドアレイ(BGA)
49 2次元面発光レーザー(VCSEL) ドライバIC(IC)
55 ピッチ変換及び面配列変換用の導波路アレイ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical signal transmission and optical signal processing module which is a component of an optical communication network, or an optical signal transmission multi-channel optical module for connecting information processing apparatuses between optical signals.
[0002]
[Prior art]
In a multichannel optical module having at least two optical signal channels, an optical connection between an optical fiber and an optical functional element or an optical waveguide is a microlens array in which small lenses having the same number as the number of channels are arrayed. In general, a method is used in which linear spherical fibers having a lens effect are arranged in an array and the optical fiber is optically coupled to an optical functional element or an optical waveguide. As a simpler technique, multi-channel collective coupling using one large lens has been attempted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Among the methods described above, in the method using a microlens array or a line ball fiber array, it is necessary to make the pitch between channels of the optical functional element or the optical waveguide coincide with the fiber pitch of the optical fiber ribbon (for example, 250 μm). . Therefore, narrowing the pitch for further miniaturization and higher integration of semiconductor optical devices and waveguides, and widening the pitch of semiconductor optical devices for reducing electrical stroke during high-speed signal transmission have been hindered. Furthermore, there is a problem that the inter-channel deviation occurs in the optical coupling characteristics due to the variation in the lens characteristics of the microlens array and the linear ball fiber array, resulting in deterioration of module characteristics and yield reduction.
[0004]
On the other hand, in the case of multi-channel collective optical coupling using a large lens, there has been a problem that the optical characteristics of the lens change with the deviation from the central axis of the lens, resulting in an inter-channel deviation in coupling efficiency. In addition, there is a problem in that it is necessary to design and manufacture a larger lens in order to cope with the increase in the pitch of the semiconductor optical device and the increase in the number of channels in order to reduce electrical crosstalk accompanying the increase in speed. In particular, it is difficult to achieve both the enlargement of the lens and the uniformity of the optical characteristics within the lens surface, resulting in a decrease in lens yield and an increase in cost.
[0005]
The present invention has been made in view of the above situation, and realizes simple multi-channel collective optical coupling including pitch conversion between an optical functional element and an optical fiber, and is flexible in increasing the number of channels and increasing the pitch of semiconductor optical elements. The purpose is to provide a multi-channel optical module that suppresses the complexity and cost increase of the manufacturing process by promoting miniaturization and high speed.
[0006]
Multi-channel optical module of the present invention for achieving the above object, in a multi-channel optical module for optical coupling an array optical element and the array-shaped optical fiber via a lens system,
An aspheric lens having a stable optical characteristic by providing a pitch converting array waveguide between the lens system and the arrayed optical fiber, and disposing an aspheric lens between the lens system and the array waveguide. An image is formed on the corresponding arrayed waveguide or core using the central region of the optical system, and the lens system and the arrayed optical fiber are optically coupled via the pitch converting array waveguide by a simple optical coupling system. It is characterized by performing multi- channel batch connection.
[0007]
Further, the multi-channel optical module of the present invention for achieving the above object, in a multi-channel optical module for optical coupling an array optical element and the array-shaped optical fiber via a lens system,
Said lens system and provided with pitch conversion array waveguide between the array optical element, arranged aspheric lens between the arrayed waveguide and the lens system, non having stable optical characteristics focused on the array waveguide or core portion corresponding with the central region of the spherical lens, by simple optical coupling system, the array optical element and the lens system through the 該Pi pitch conversion array waveguide It is characterized by performing multi- channel simultaneous connection by optical coupling.
[0008]
Further, the multi-channel optical module of the present invention for achieving the above object, in a multi-channel optical module for optical coupling an array optical element and the array-shaped optical fiber via a lens system,
An aspheric lens having a stable optical characteristic by providing a pitch converting array waveguide between the lens system and the arrayed optical fiber, and disposing an aspheric lens between the lens system and the array waveguide. An image is formed on the corresponding arrayed waveguide or core using the central region of the optical system, and the lens system and the arrayed optical fiber are optically coupled via the pitch converting array waveguide by a simple optical coupling system. While performing multi- channel batch connection,
A second pitch converting array waveguide is provided between the lens system and the arrayed optical element, and an aspherical lens is disposed between the lens system and the arrayed waveguide so as to have stable optical characteristics. The center region of the spherical lens is used to form an image on the corresponding arrayed waveguide or core, and the lens system and the arrayed optical element are connected via the second pitch conversion arrayed waveguide by a simple optical coupling system. It is characterized by performing multi- channel simultaneous connection by optical coupling.
In the multi- channel optical module according to any one of claims 1 to 3, the waveguide is provided with a spot size conversion unit.
[0009]
In other words, in the present invention, between the optical functional element array and the optical fiber array or the array optical waveguide with the pitch converter, or between the optical functional element array with the pitch converter and the optical fiber array or the array optical waveguide. Or one general-purpose small aspherical lens used in a one-channel optical element module between an optical functional element array with a pitch converter and an optical fiber array or array optical waveguide with a pitch converter. The optical input / output unit of a multi-channel optical element narrowed by the pitch converter unit is connected to the corresponding array optical waveguide or the core unit of the optical fiber array using the central region of the aspherical lens having stable optical characteristics. And realize multi-channel batch connection with a simple optical coupling system.
[0010]
In this optical coupling system, the optical function element array or the optical fiber array, or the pitch conversion unit provided in the optical function element array and the optical fiber array, the light of the optical function element array is sized to fit the numerical aperture of the lens to be used. By changing the size of the input / output unit, it is possible to cope with the downsizing of the optical module, the increase in the number of channels, and the increase in the pitch for stroke reduction without increasing the size of the lens or adjusting the numerical aperture. As a result, it is possible to avoid the complexity of the assembling process of the multi-channel optical module and the high cost due to the production of the dedicated lens, and it is possible to obtain a multi-channel optical module that can easily realize a reduction in size and cost.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 illustrates the structure of subcarriers of the multichannel optical module according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 illustrates the optical coupling state of subcarriers, FIG. 3 illustrates the comparison between the effective aperture and the laser beam, FIG. 4 is a graph showing coupling loss, and FIG. 5 is a diagram illustrating the overall configuration of the multichannel optical module according to the first embodiment.
[0012]
In this embodiment, for example, an 8-channel semiconductor laser diode (LD) array as an arrayed optical element provided with a waveguide (second pitch converting array waveguide) for converting the pitch between arrays from 250 μm to 75 μm, Optical coupling between an 8-channel optical fiber array (250 μm pitch) as an arrayed optical fiber having a waveguide array (pitch conversion array waveguide) that converts the pitch between arrays from, for example, 250 μm to 150 μm Is described with reference to an example of a multi-channel optical module realized by a single aspherical lens having a magnification of 2 ×.
[0013]
The subcarrier will be described with reference to FIG.
[0014]
The subcarrier 1 is configured by mounting each component on a CuW block (block) 2 made of copper / tungsten alloy subjected to gold plating in the following procedure. 8ch semiconductor laser diode array (LD array) 3 (pitch between channels of output part 75 μm) with pitch conversion waveguide (second pitch conversion array waveguide), PD 4 for power monitor and thermistor 5 for temperature control are made of AlN The wiring board 6 is mounted on the wiring board 6 and is electrically connected by wire bonding or the like. The wiring board 6 and the block 2 are soldered together. Subsequently, an aspherical lens with a magnification of 2 times as a lens system (with stainless steel holder, optical characteristics are effective N / A: 0.6, f = 1.5 mm) equivalent to that of a general-purpose product is placed in the lens mounting groove of block 2 Put.
[0015]
Further, an 8ch optical fiber array (optical fiber array) 9 with a pitch conversion waveguide (pitch conversion array waveguide) whose tip is covered with a stainless steel block 8 is placed on the fiber fixing portion of the block 2. Finely adjust the position of the aspherical lens 7 and the stainless steel block 8 on the block 2, find the position where the 8ch emitted light from the LD array 3 is combined with the optical fiber array 9, and perform the YAG welding to the aspherical lens 7 and the stainless steel block. 8 is fixed in that position.
[0016]
The optical coupling will be described with reference to FIGS.
[0017]
In the actual optical coupling state, the distance between the LD array 3 and the aspherical lens 7 is about a mm (for example, 0.7 mm), and the distance between the aspherical lens 7 and the optical fiber array 9 is about bmm (for example, 4.5 mm). It has become. The central axes of the LD array 3, the aspheric lens 7 and the optical fiber array 9 are substantially coincident. At this time, since the pitch between channels of the output part of the LD array 3 is 75 μm, the emission center of the laser light is ± 37.5 μm (ch4,5) and ± 112.5 μm (ch3,6) from the central axis of the aspherical lens 7. , ± 187.5 μm (ch2,7), ± 262.5 μm (ch1,8). Further, since the spot size conversion unit is provided in the waveguide, the beam divergence angle is 15 ° in both the direction perpendicular to and parallel to the paper surface in FIG. Therefore, the beam emitted from the end face of the LD array 3 has a circular shape with a diameter of 190 μm (vertical direction) when entering the aspherical lens 7 separated by 0.7 mm, for example.
[0018]
Four circular beams from the LD array 3 and a circle having a radius of 525 μm (N / A: 0.6 and a distance 0.7 mm between the LD array 3 and the aspheric lens 7), which is an effective aperture of the aspheric lens 7. FIG. 3 shows the comparison. As can be seen from the figure, all of the eight beams are incident on the effective aperture of the aspheric lens 7, and as shown in FIG. 2, the emitted light is emitted from the optical fiber array 9 having a pitch twice that of the LD array 3. The image is formed on the end face. The deviation of the incident angle from the vertical incidence of the eight beams into the optical fiber is at most 10 ° (ch1,8), and the influence of this angular deviation on the coupling efficiency is negligible. FIG. 4 shows the insertion loss of the LD array 3 and the optical fiber array 9 actually measured after the subcarrier 1 is completed. As can be seen from the figure, all 8 channels are coupled with a loss of 4 dB to 5 dB, and the same result as that obtained when the tip-end fibers are aligned one by one is obtained.
[0019]
The module fabrication will be described with reference to FIG.
[0020]
As shown in the figure, a Peltier element 12 and a subcarrier 1 are placed and fixed in this order in a module case 11 with terminals for power supply, electrical signal, APC control and temperature control. Thereafter, connection between the electrical terminals of the subcarrier 1 and the module case 11 is performed. Subsequently, the MT ferrule part 10 of the optical fiber array 9 is sealed and fixed to the module case 11 with an epoxy adhesive. Finally, a metal lid 13 is seam welded to the module case 11 in a nitrogen atmosphere to complete the module. The completed module has been confirmed to exhibit the same transmission characteristics as a module using a tip fiber or microlens.
[0021]
The multi-channel optical module according to the above-described embodiment uses an optical coupling structure including pitch conversion between the optical functional element and the optical fiber, so that a small and low-cost multi-channel by a single general-purpose aspheric lens 7 is used. Batch join can be realized. It is also possible to employ a configuration in which the pitch converting array waveguide is provided only between the optical functional element and the aspherical lens 7.
[0022]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 illustrates the subcarrier structure of the multichannel optical module according to the second embodiment of the present invention, FIG. 7 illustrates the overall configuration of the multichannel optical module according to the second embodiment, and FIG. 8 illustrates the coupling. A graph representing the loss is shown.
[0023]
In this embodiment, in order to reduce the electric stroke during high-frequency driving, the pitch between channels is increased to, for example, 500 μm, and the pitch is converted to be reduced to, for example, 100 μm (second pitch). 4ch semiconductor laser diode (LD) array light source as an arrayed optical element provided with an array waveguide for conversion) and an optical waveguide array for converting the pitch between channels so as to be narrowed to 200 μm, for example (array converter for pitch conversion). Optical coupling between a 4ch optical fiber array as an arrayed optical fiber provided with a waveguide) is realized by an optical coupling system comprising one laser collimating lens, one optical isolator, and one fiber collimating lens. The configuration, operation, and effects are described by taking a multi-channel optical module as an example.
[0024]
The subcarrier will be described with reference to FIG.
[0025]
The subcarrier 21 is configured by mounting each component on a CuW block (block) 22 made of copper / tungsten alloy subjected to gold plating in the following procedure. For example, a 4ch semiconductor laser diode (LD) array (LD array) 23 (an output channel pitch of 500 μm) with an array waveguide of 100 μm pitch (second pitch conversion array waveguide) is an AlN wiring. Flip chip bonding is performed at a predetermined position on the high-frequency signal line formed on the plate 24. Thereafter, the power monitor PD 25 and the temperature control thermistor 26 are mounted on the wiring board 24 and are electrically connected by wire bonding or the like.
[0026]
Subsequently, for example, an aspherical laser diode (LD) collimating lens (LD collimating lens) 27 (with a stainless steel holder) having a focal length of 1.6 mm and an N / A of 0.6 is placed in the lens mounting groove of the block 22. The position of the LD collimating lens 27 is set so that the distance c between the LD array 23 and the LD collimating lens 27 is equal to the focal length (for example, 1.6 mm). Thereafter, the position of the LD collimating lens 27 is adjusted and fixed by YAG welding so that collimated light parallel to the optical axis is obtained.
[0027]
Similarly to the first embodiment, the divergence angle of the beam from the LD array 23 of this embodiment is 15 ° in both the horizontal direction and the vertical direction, and the signal light is emitted from the LD collimating lens 27 as in FIG. The light enters the effective aperture.
[0028]
The module fabrication will be described with reference to FIG.
[0029]
As shown in the figure, the above-described subcarrier 21 together with the Peltier element 29 and the optical isolator 30 is placed and fixed on a module case 28 with terminals for power supply, electric signal, APC control and temperature control. Then, a metal lid 31 is seam welded to the module case 28 in a nitrogen atmosphere to hermetically seal the module.
[0030]
After hermetic sealing, the output channel of the module is an aspherical collimating lens (for example, focal length: 3.2 mm, N / A: 0.2) 32 and a 4ch optical fiber array with a pitch conversion waveguide (pitch conversion array waveguide) (optical A fiber array) 33 is temporarily placed. The positions of the aspherical collimating lens 32 and the optical fiber array 33 are determined by aligning the optical axes so that the distance from the LD collimating lens 27 is d (for example, 4.8 mm) and e (for example, 8.0 mm).
[0031]
At this time, the image magnification by the two lenses is doubled, and the light beam from the waveguide of 100 μm pitch (from the LD array 23) is imaged at the same 200 μm pitch as the waveguide of the optical fiber array 33. Further, the incident angle of the beam is also tilted at most 80 ° from the direction perpendicular to the end face of the optical fiber, and the influence on the optical coupling due to the tilt is negligible.
[0032]
After temporarily placing the aspherical collimating lens 32 and the optical fiber array 33, the positions of the aspherical collimating lens 32 and the optical fiber array 33 are finely adjusted so that the light output from the four fibers becomes maximum and uniform. The module is completed by fixing by YAG welding.
[0033]
The optical coupling will be described with reference to FIG.
[0034]
The insertion loss of the LD array 23 and the optical fiber array 33 measured using the actually completed module is shown in FIG. Since the insertion loss of the optical isolator 30 is added, the insertion loss slightly increases (about 0.5 dB) compared to the first embodiment shown in FIG. 4, but all four channels are coupled with a loss of 4.54B to 5.5 dB. Thus, the result is inferior to the case where the tip-end fibers are aligned one by one.
[0035]
In the module structure of the present embodiment example, the insertion of an isolator, which has been conventionally difficult with a multi-channel module, is realized, and it is extremely effective for improving the transmission characteristics of the module. Furthermore, since the pitch conversion waveguide is provided in the LD array 23 to reduce the pitch, all four channels can be isolated with a single optical isolator 30, which is effective in simplifying the module structure and reducing the cost. In order to reduce electrical crosstalk, the LD array 23 was widened to a pitch of 500 μm, and it was confirmed that signal degradation due to crosstalk was negligible even when driving 10 Gbps for all 4 channels.
[0036]
The multi-channel optical module according to the above-described embodiment realizes small-sized and low-cost multi-channel collective coupling using the aspheric collimating lens 32 by using an optical coupling structure including pitch conversion between the optical functional element and the optical fiber. be able to. It is also possible to employ a configuration in which the pitch converting array waveguide is provided only between the optical functional element and the aspherical collimating lens 32.
[0037]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 illustrates the structure of a two-dimensional surface-emitting laser array applied to the multichannel optical module according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 10 illustrates the multichannel optical module according to the third embodiment. FIG. 11 illustrates the structure of the subcarrier of the multi-channel optical module according to the third embodiment, FIG. 12 illustrates the fabrication of the carrier, and FIG. 13 illustrates the third embodiment. FIG. 14 shows the description of the overall configuration of such a multi-channel optical module, and FIG. 14 shows the incident position of the emitted light beam from the two-dimensional surface-emitting laser array with respect to the effective aperture.
[0038]
In the present embodiment, an 8ch (4 × 2) two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 as an arrayed optical element having an array pitch of 125 μm, for example, shown in FIG. 10ch, which is an optical signal transmission medium shown in FIG. 10, and has 8 channels (8 × 8) having a waveguide array 55 (pitch conversion and conversion from (8 × 1) to (4 × 2) of the waveguide array) at the tip. 1) Explaining the configuration, operation, and effects of a multi-channel optical module that realizes optical coupling with an optical fiber array 42 (250 μm pitch) using a single aspherical lens with a stainless steel holder with a magnification of 2 ×. It is.
[0039]
The subcarrier will be described with reference to FIGS.
[0040]
FIG. 11 shows an outline of subcarriers of an 8-channel optical transmission module using the two-dimensional surface-emitting laser (VCSEL) array 41 (FIG. 9) used in this embodiment. The subcarrier substrate 43 is made of AlN, and wire bonding pads 44 for 8 channels (4 × 2 lattice arrangement) are formed on the surface, and 9 tin lead ball grid arrays (8 channels and thermistors are combined on the back surface). BGA) 45 is formed. The solder balls of the ball grid array 45 corresponding to the wire bonding pads 44 are electrically connected. The two-dimensional surface-emitting laser array 41 is bonded onto the chip mount pad on the surface of the subcarrier substrate 43, and each two-dimensional surface-emitting laser array 41 is connected to the wire bonding pad 44 by wire bonding. Thereafter, the temperature control thermistor 46 is mounted at a specified position, and the subcarrier 47 is completed.
[0041]
The module fabrication will be described with reference to FIGS.
[0042]
The completed subcarrier 47 is soldered and fixed to a predetermined position on an AlN carrier 48 (multilayer wiring board) shown in FIG. 12 by a ball grid array (BGA). In addition, an 8-channel two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) driver IC (IC) 49 is mounted at a predetermined position on the carrier 48, and the carrier is completed by connecting to an IC power supply pad, a ground pad, and a high-frequency signal wiring pad. To do. As shown in FIG. 13, the completed carrier is fixed on the Peltier element 50 and fixed together with the Peltier element 50 in a module case 51 having signal, power supply, and ground terminals. Each signal / power / ground pad 52 on the carrier fixed in the module case 51 is connected to a corresponding terminal pad 53 on the module case 51.
[0043]
Subsequently, for optical coupling between the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 and the optical fiber array 42, an aspherical lens 53 having the same magnification of 2.4 times as the lens used in the first embodiment is provided on the carrier. Secure to. At this time, the distance between the two-dimensional surface-emitting laser (VCSEL) array 41 and the aspherical lens 53 is amm (0.7 mm), as in the first embodiment, and the two-dimensional surface-emitting laser (VCSEL) array 41 and the aspherical surface. The central axes of the lenses 53 are coincident.
[0044]
For this reason, as shown in FIG. 14, the 8ch laser beam emitting part has a channel (ch2, 3, 6, 6) centered at ± 62.5 μm in the X direction and ± 62.5 μm in the Y direction from the center axis of the lens. 7) and channels (ch1,4,5,8) having centers at positions ± 187.5 μm in the X direction and ± 62.5 μm in the Y direction from the central axis. Further, the laser light from the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 is a circular beam, and the spread angle thereof is about 10 ° in both the X direction and the Y direction in FIG. Therefore, when the beam emitted from the end face of the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 enters the aspherical lens 53 separated by 0.7 mm, it has a circular shape with a diameter of about 140 μm (vertical direction). .
[0045]
FIG. 14 shows a two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array with four circular beams from the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 and a radius of 525 μm (N / A: 0.6) which is an effective aperture of the aspheric lens 53. The circle of 41 and the aspherical lens 53 (obtained from a distance of 0.7 mm) is shown in comparison. All four beams are incident on the effective aperture, and the emitted light has a 2.4 times pitch (300 μm) of the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 at a position about 6 mm away from the lens center by the aspherical lens 53. The image is formed as eight beams (having a beam diameter of about 8 μm).
[0046]
An optical fiber array 42 having a waveguide array 55 that performs pitch conversion and (8 × 1) to (4 × 2) conversion of the waveguide arrangement is placed near the imaging position in the module case 51, and actually 2 Dimensional surface emitting laser (VCSEL) ch1 and 8 of the array 41 are emitted to perform active alignment of the optical fiber array 42, and the waveguide array 55 and the optical fiber array 42 are fixed by UV curing resin. Finally, the module case 51 is covered with a lid 54 in a nitrogen atmosphere, and the fiber outlet is sealed with resin to complete the module. After completion, the insertion loss between the two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) array 41 and the optical fiber array 42 was measured, and it was confirmed that all 8 channels were optically coupled with the same coupling loss 4 dB to 5 dB as in FIG. It was.
[0047]
The multi-channel optical module according to the above-described embodiment can be directly applied to the optical coupling of a two-dimensional multi-channel optical element by using an optical coupling structure including pitch conversion between the optical functional element and the optical fiber. 53 can realize a small and low-cost multi-channel collective coupling, and has excellent extensibility.
[0048]
【The invention's effect】
The multi-channel optical module of the present invention can simplify the optical coupling system of the multi-channel optical transceiver module and can be configured using parts equivalent to the optical coupling system of the single-channel optical transceiver module. Reduction can be achieved. Therefore, simple multi-channel collective optical coupling including pitch conversion between the optical functional element and optical fiber is realized, and it is flexible to increase the number of channels and widen the pitch of semiconductor optical elements, and promotes miniaturization and high speed. Thus, it becomes possible to obtain a multi-channel optical module in which the manufacturing process is complicated and the cost is suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a subcarrier structure of a multichannel optical module according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of an optical coupling state of subcarriers.
FIG. 3 is a comparative explanatory view of an effective opening and a laser beam.
FIG. 4 is a graph showing coupling loss.
FIG. 5 is an overall configuration diagram of a multi-channel optical module according to the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a subcarrier structure of a multi-channel optical module according to a second embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of the overall configuration of a multi-channel optical module according to a second embodiment.
FIG. 8 is a graph showing coupling loss.
FIG. 9 is a structural explanatory diagram of a two-dimensional surface emitting laser array applied to a multi-channel optical module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a structural explanatory diagram of an optical fiber array applied to a multi-channel optical module according to a third embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a subcarrier structure of a multi-channel optical module according to a third embodiment.
FIGS. 12A and 12B are explanatory diagrams of manufacturing a carrier. FIGS.
FIG. 13 is an explanatory diagram of the overall configuration of a multi-channel optical module according to a third embodiment.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an incident position of an emitted light beam from a two-dimensional surface-emitting laser array with respect to an effective opening.
[Explanation of symbols]
1,21,47 Subcarrier 2,22 CuW block (block)
3 8ch semiconductor laser diode array (LD array)
4,25 PD4 for power monitor
5, 26, 46 Thermistor 6, 24 Wiring board 7, 53 Aspherical lens 8 Stainless block 9 8ch optical fiber array (optical fiber array)
10 MT ferrule section 10
11, 28, 51 Module case 12, 29, 50 Peltier element 13, 31, 54 Lid 23 4ch semiconductor laser diode array (LD array)
27 Aspherical laser diode collimating lens (LD collimating lens)
30 optical isolator 32 aspherical isolator lens 33 4ch optical fiber array (optical fiber array)
41 8ch (4 × 2) 2D surface emitting laser (VCSEL) array 42 8ch (4 × 2) optical fiber array 43 Subcarrier substrate 44 Wire bonding 45 Ball grid array (BGA)
49 Two-dimensional surface emitting laser (VCSEL) Driver IC (IC)
55 Waveguide Array for Pitch Conversion and Planar Array Conversion

Claims (4)

レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバとの間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバを結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする多チャネル光モジュール。
In a multi- channel optical module that optically couples an arrayed optical element and an arrayed optical fiber via a lens system,
An aspheric lens having a stable optical characteristic by providing a pitch converting array waveguide between the lens system and the arrayed optical fiber, and disposing an aspheric lens between the lens system and the array waveguide. An image is formed on the corresponding arrayed waveguide or core using the central region of the optical system, and the lens system and the arrayed optical fiber are optically coupled via the pitch converting array waveguide by a simple optical coupling system. A multi- channel optical module characterized by performing multi- channel batch connection.
レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光素子との間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光素子結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする多チャネル光モジュール。
In a multi- channel optical module that optically couples an arrayed optical element and an arrayed optical fiber via a lens system,
Said lens system and provided with pitch conversion array waveguide between the array optical element, arranged aspheric lens between the arrayed waveguide and the lens system, non having stable optical characteristics focused on the array waveguide or core portion corresponding with the central region of the spherical lens, by simple optical coupling system, the array optical element and the lens system through the 該Pi pitch conversion array waveguide A multi- channel optical module characterized by optically coupling and performing multi- channel batch connection.
レンズ系を介してアレイ状光素子とアレイ状光ファイバを光結合する多チャネル光モジュールにおいて、
前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバとの間にピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光ファイバを結合して多チャネルの一括接続を行うと共に、
前記レンズ系と前記アレイ状光素子との間に第2ピッチ変換用アレイ導波路を設け、前記レンズ系と前記アレイ導波路との間に非球面レンズを配置し、安定した光学特性を有する非球面レンズの中心領域を用いて対応するアレイ導波路やコア部に結像し、簡素な光結合系により、該第2ピッチ変換用アレイ導波路を介して前記レンズ系と前記アレイ状光素子結合して多チャネルの一括接続を行うことを特徴とする多チャネル光モジュール。
In a multi- channel optical module that optically couples an arrayed optical element and an arrayed optical fiber via a lens system,
An aspheric lens having a stable optical characteristic by providing a pitch converting array waveguide between the lens system and the arrayed optical fiber, and disposing an aspheric lens between the lens system and the array waveguide. An image is formed on the corresponding arrayed waveguide or core using the central region of the optical system, and the lens system and the arrayed optical fiber are optically coupled via the pitch converting array waveguide by a simple optical coupling system. While performing multi- channel batch connection,
A second pitch converting array waveguide is provided between the lens system and the arrayed optical element, and an aspherical lens is disposed between the lens system and the arrayed waveguide so as to have stable optical characteristics. The center region of the spherical lens is used to form an image on the corresponding arrayed waveguide or core, and the lens system and the arrayed optical element are connected via the second pitch conversion arrayed waveguide by a simple optical coupling system. A multi- channel optical module characterized by optically coupling and performing multi- channel batch connection.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の多チャネル光モジュールにおいて、導波路にはスポットサイズ変換部が設けられていることを特徴とする多チャネル光モジュール。 Multi-channel optical module, characterized in that the multi-channel optical module according to any one of claims 1 to 3, the waveguide is provided with a spot size conversion unit.
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