JP3914124B2

JP3914124B2 - Optical module

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Publication number: JP3914124B2
Application number: JP2002272124A
Authority: JP
Inventors: 浩紀佐々木
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2002-09-18
Filing date: 2002-09-18
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2004109498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，光通信機器に適用するのに好適な光モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信等に用いられる光モジュールを安価に大量生産する技術として表面実装が広く知られている。これは，あらかじめ光モジュールに必要とされる半導体レーザ（以下，ＬＤと略す）やレンズ素子の外形を高精度に作って，Ｖ溝が形成されたシリコン基板上にサブミクロン精度で配置したり，素子に位置決め用のアライメントマークを高精度に配置して，そのアライメントマークをＣＣＤカメラ等で取り込み，画像認識技術を応用して配置するパッシブアライメントを行う技術である。パッシブアライメントの場合には，光ファイバに入力する光量をモニタすることなく各部品を配置するために，これらの部品の加工精度や配置精度が最終的に光ファイバに入力される光量に影響を及ぼす。そのため，各部品を精密に加工し，高精度にアライメントする必要がある。
【０００３】
ところで，光通信の分野においては，多チャンネルで光送受信を行うために，多チャンネル光モジュールの開発が進められている。例えば，ＬＤアレイと光ファイバアレイの間にレンズアレイを配設して光結合を行う多チャンネルアレイモジュールが考案されている（下記の特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−９４９３８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，このようなパッシブアライメントで利用可能な従来のレンズは，レンズ自体の外形が直径１ｍｍ程度と大きい。このようなレンズの光軸をシリコン基板上に配置された光ファイバやＬＤの光軸と位置決めするためには，Ｖ溝を非常に深く形成する必要がある。また，そのようなレンズは，金型を用いた型押し形成により作製される。このため，例えばロッド形状のレンズでは，本来合致しているべきである，レンズ部分の光軸とレンズの外形より得られる中心とに数μｍ程度の誤差が生じ，光結合の効率が低下する。このようなことから，上記のような従来のレンズは，高効率が要求される表面実装には適さないという欠点がある。
【０００６】
また，従来光通信で用いられる合分波，光源／受光モジュールなどでは，光ファイバの直径が１２５μｍであり，ＬＤもたかだか２５０μｍ角程度であるのに対し，光の結合に使用するレンズや，合分波器として用いられるビームスプリッタなどはｍｍ単位の大きさである。このため，結果としてそれら要素部品を組み合わせて作り上げられる，いわゆる光モジュールは，１ｃｍ×２ｃｍ程度の配置面積を必要とするのが一般的である。したがって，数多くの光モジュールを基板上に配置する場合，広い設置面積が必要となり，装置の小型化に反するという問題点がある。特に，多チャンネルの光モジュールを考えた場合，チャンネルごとにｍｍ単位のレンズやビームスプリッタを配置すると，光モジュールのサイズが非常に大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は，このような問題に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用い，コンパクトに構成された多チャンネルの光モジュールを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，表面実装の位置決め用に形成された複数の溝からなる溝群と，前記溝群に所定のピッチで並列に位置決め載置された複数の光ファイバからなる光ファイバ群と，前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで列状に配置された複数の光源からなる光源群および前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで並列に配置された複数の受光器からなる受光器群のいずれか一方と，前記溝群の溝に適合する形状および前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を有し，前記光源群および前記受光器群のいずれか一方と前記光ファイバ群との間の前記溝群に位置決め載置されたマイクロレンズアレイと，を具備することを特徴とする光モジュールが提供される。
【０００９】
かかる構成によれば，マイクロレンズアレイは前記溝群の溝に適合する形状を有するため，光ファイバ群が載置される溝群と同じ溝群に実装でき，高精度なパッシブアライメントが可能である。また，このようなマイクロレンズアレイを用いて光源と光ファイバとを光結合できるため，きわめてコンパクトな多チャンネルの光モジュールを実現できる。
【００１０】
本発明の第２の観点によれば，表面実装の位置決め用に形成された複数の溝からなる溝群と，前記溝群に所定のピッチで並列に位置決め載置された複数の光ファイバからなる一対の光ファイバ群と，前記溝群の溝に適合する形状および前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を有し，前記一対の光ファイバ群の間の前記溝群に位置決め載置された一対のマイクロレンズアレイと，前記一対のマイクロレンズアレイの間に配置された光機能素子と，を具備することを特徴とする光モジュールが提供される。
【００１１】
かかる構成によれば，高精度にパッシブアライメントが可能なマイクロレンズアレイを用いてきわめてコンパクトな多チャンネルの光機能モジュールを実現できる。その際に，前記一対のマイクロレンズアレイの光学系を軸ずれ型で構成し，前記光機能素子の入出射端面に対する光の進行方向を傾斜させることが好ましく，この場合には，光機能素子の入出射端面での反射戻り光を防止できる。なお，前記光機能素子は，アイソレータ，偏向子，波長板，フィルタのうちのいずれか１つであるようにしてもよい。
【００１２】
本発明の第３の観点によれば，ビームスプリッタと，前記ビームスプリッタの光路となる３方向それぞれに配設された，表面実装の位置決め用の複数の溝からなる３つの溝群と，前記３つの溝群それぞれに所定のピッチで並列に位置決め載置された複数の光ファイバからなる３つの光ファイバ群と，前記溝群の溝に適合する形状および前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を有し，前記ビームスプリッタと前記３つの光ファイバ群それぞれとの間の前記３つの溝群それぞれに位置決め載置された３つのマイクロレンズアレイと，を具備することを特徴とする光モジュールが提供される。
【００１３】
本発明の第４の観点によれば，表面実装の位置決め用に形成された複数の溝からなる溝群と，前記溝群に所定のピッチで並列に位置決め載置された複数の光ファイバからなる一対の光ファイバ群と，前記溝群の溝に適合する形状および前記光ファイバ群のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を有し，前記一対の光ファイバ群の間の前記溝群に位置決め載置された一対のマイクロレンズアレイと，前記一対のマイクロレンズアレイの少なくともいずれか一方に設けられた波長選択性を有するフィルタと，を具備することを特徴とする光モジュールが提供される。
【００１４】
かかる構成によれば，高精度にパッシブアライメントが可能なマイクロレンズアレイを用いてきわめてコンパクトな多チャンネルのアド／ドロップ機能を有する光モジュールを実現できる。
【００１５】
また，上記構成において，前記レンズアレイはシリコン結晶基板からなり，前記レンズ部は回折光学素子からなるように構成してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下，図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお，以下の説明および添付図面において，略同一の機能および構成を有する要素については，同一符号を付すことにより，重複説明を省略する。
【００１７】
図１は，本発明の第１の実施の形態にかかる光モジュール１００の構成を示す上面図である。光モジュール１００は，光源アレイ１１０と，２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂと，光ファイバ群１３０と，Ｖ溝群１９０が形成されたシリコンプラットフォーム１９８とを有する。
【００１８】
シリコンプラットフォーム１９８はシリコン結晶基板からなり，その上面の一端から途中までにＶ溝群１９０が高精度に形成されている。Ｖ溝群１９０は，１つのＶ溝１９２を構成要素として，複数のＶ溝１９２が所定のピッチＰ（図３にて図示）で並列配設されたものである。Ｖ溝１９２は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり，Ｖ字形状の横断面を有し，ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。また，ここでのＶ溝群１９０のピッチＰは２５０μｍとなるよう形成されている。
【００１９】
光源アレイ１１０は，光源としての１つのＬＤ１１２を構成要素として，複数のＬＤ１１２をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置して一体化した光源群である。
【００２０】
マイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂは１つのレンズ部を構成要素として，Ｖ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化したレンズ部材である。以下ではマイクロレンズアレイ１２０ａを例にとり構成の説明をするが，マイクロレンズアレイ１２０ｂはマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有する。
【００２１】
図２はマイクロレンズアレイ１２０ａの構成を示す斜視図である。マイクロレンズアレイ１２０ａは，光学基板の表面に列状に形成された複数のレンズ部２と，それらレンズ部２を一体化して一方向に伸長した取扱部４を有する。取扱部４は，図２に示す通り，レンズ部２の外周の上部側でレンズ部と接続し，レンズ部２表面に略平行な面上でレンズ部２を越えてレンズ部２の列方向に沿って伸長し，１列中の全レンズ部２を接続して一体化するように形成されている。
【００２２】
レンズ部２はここでは円形形状をしており，エッチングにより形成された回折光学素子からなる。レンズ部２は，回折光学素子の１つであるＣＧＨ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｅｎｅｒａｔｅｄＨｏｌｏｇｒａｍ）素子により形成してもよい。ＣＧＨ素子は，所望の光学特性を示す光学素子の光路差関数から所望の光学特性を得るに必要なフォトマスクのパターンをコンピュータを用いて求め，そのマスクパターンを用いて光学基板の表面の所望箇所にエッチング処理を施すことにより，所望の光学特性を有する回折型光学素子を形成したものである。なお，レンズ部２はＣＧＨ素子や回折光学素子に限定されず，別の構成，例えば屈折型のレンズであってもよい。
【００２３】
レンズ部２の下部側にはレンズ部２の外周の一部としての縁部３が位置し，レンズ部２の円周形状に沿った円弧形状を有する。この縁部３の円弧形状を呈する外形はレンズ部２の形成面側からその対向面側まで延びており，レンズ部２の光軸を中心軸とする略円柱形状の一部である略蒲鉾形の形状となっている。取扱部４から下方に張り出すこの略蒲鉾形の部分を張出部５と呼ぶ。
【００２４】
張出部５の円弧形状の外径寸法は，マイクロレンズアレイ１２０ａが光結合する光ファイバの外径と同径になるよう構成され，ここではφ１２５μｍである。したがって，張出部５はＶ溝１９２に適合する形状および寸法を有する。また，張出部５はＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで列状に複数形成されている。以上の張出部５の構成によって，マイクロレンズアレイ１２０ａをＶ溝群１９０へ高精度に位置決め載置することが可能になる。
【００２５】
取扱部４の上面６および側面７は平坦に形成されている。したがって，上方あるいは側方から保持手段によりマイクロレンズアレイ１２０ａを保持することが容易である。保持手段としては例えば，表面実装で一般的なフリップチップボンダのような挟持手段や吸引保持する負圧吸盤のような負圧保持手段が考えられる。
【００２６】
マイクロレンズアレイ１２０ａはここでは，シリコン結晶基板からなる。マイクロレンズアレイ１２０ａは，半導体技術で用いられるフォトリソ・エッチング技術を用いて，シリコン結晶基板にマイクロレンズアレイ１２０ａに対応する形状のパターンをフォトマスクパターンとして用いてエッチングを行うことにより大量に高精度にかつ安価に作製可能である。また，レンズ部２はここではエッチングにより形成される回折光学素子からなるため，例えば１つのマイクロレンズアレイ１２０ａにおいて性能の異なるレンズ部２を形成したい場合には，個々のレンズ部２に応じたマスクパターンを用いてエッチングを行えばよく，容易に作製可能である。
【００２７】
光ファイバ群１３０は１つの光ファイバ１３２を構成要素として，複数の光ファイバ１３２の一端側をＶ溝群１９０のピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバ１３２は直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００２８】
図１に示すように，シリコンプラットフォーム１９８上には，光源アレイ１１０，２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂ，光ファイバ群１３０がこの順に配置されている。光源アレイ１１０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ａの各レンズ部２は光源アレイ１１０の各ＬＤ１１２に対向し，光ファイバ群１３０側に配置されたマイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２は光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に対向するように配置されている。なお，図３の部分拡大図に示すように，光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２およびマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂの各張出部５がＶ溝群１９０の各Ｖ溝１９２の側壁に当接して位置決め載置されることで，高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００２９】
図１に示す光モジュール１００では，光源アレイ１１０，２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂ，光ファイバ群１３０，Ｖ溝群１９０における構成要素の数は全て８つであり，これらは同一ピッチで構成され，全体として８つの光結合した組，すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００３０】
具体的には，光源アレイ１１０の各ＬＤから出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ１２０ａの対向する各レンズ部２によりコリメートされて平行光になり，その後，マイクロレンズアレイ１２０ｂの各レンズ部２により収束されて各レンズ部２が対向する光ファイバ群１３０の各光ファイバ１３２の端面に集光されて入射する。
【００３１】
２つのマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂ間を伝搬する光が，Ｖ溝１９２によって一部反射される等の不都合を極力避けるためには，このようにマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂのレンズ部２がコリメートレンズであることが望ましいが，実際にはコリメートレンズに限定されるものではない。すなわち，レンズ部２に要求される最低限の機能は，ＬＤ１１２の出射光のスポット径を拡大して光ファイバ１３２の入射スポット径に整合させることで，効率よい光結合を実現することである。その目的を達成するためには，１つのチャンネルに含まれるレンズ部２の組はコリメートレンズ対である必要はなく，上記のスポット径の拡大を実現する結像系を構成していればよいのである。以上より，光モジュール１００によって，複数の光源からの出射光を，複数の光ファイバに一括して結合する光モジュール，すなわち多チャンネル光源モジュールが実現される。
【００３２】
本実施の形態によれば，Ｖ溝群１９０のＶ溝１９２のピッチと同一ピッチでレンズ部が形成されたマイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂを用いることにより，多チャンネル光源モジュールをきわめてコンパクトに構成することができる。詳細に説明すると，直径１２５μｍの光ファイバを用いた光モジュールにおいて，光源アレイ１１０，マイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂ，光ファイバ群１３０，Ｖ溝群１９０のピッチを２５０μｍに統一することができ，これによって，１チャンネルが２５０μｍ相当の多チャンネル光モジュールを実現できる。２５０μｍピッチでチャンネル幅を設定できるため，例えば，４チャンネルの光モジュールの場合には，チャンネル幅方向の全体の寸法は高々１ｍｍにしかならない。また，８チャンネルの光モジュールの場合でも，チャンネル幅方向の全体の寸法は高々２ｍｍにしかならない。従って，多チャンネルの光源モジュールを，きわめて小型に構成することができる。
【００３３】
ここでは，ピッチを２５０μｍにとって説明したが，このピッチは光ファイバの直径（１２５μｍ）よりも大きい値を任意にとれることはいうまでもない。しかしながら，光通信用の多チャンネルコネクタとして規格化されているＭＴコネクタのピッチが一般に２５０μｍであるため，最終的にそのようなファイバアレイに光を結合する際には好都合である。
【００３４】
従来の光モジュールでは，光結合用のレンズがｍｍ単位の寸法であったため，各構成要素間のピッチを２５０μｍのような小さな値に統一することはできず，光モジュールのサイズは大きなものとなっていた。その点，本実施の形態によれば，上記構成のマイクロレンズアレイを用いることにより，従来の光モジュールに比べてはるかに小型化された光モジュールを実現できる。
【００３５】
また，マイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂはＶ溝１９２に適合する形状を有するため，光ファイバ１３２とともにＶ溝１９２への高精度なパッシブアライメントが可能であり，小型化とともに高精度の実装が達成された光モジュールを提供できる。
【００３６】
なお，本実施の形態の説明では，光源アレイを例にとって説明を行ったが，光源アレイの代わりに受光器アレイを用いて同様の配置をすることで，多チャンネル受光モジュールを構成できる。この場合も，小型化および高精度実装という効果が得られる。
【００３７】
図４は，本発明の第２の実施の形態にかかる光モジュール２００の構成を示す上面図である。光モジュール２００は，１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂと，１対の光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂと，光機能素子としてのアイソレータ２４０と，１対のＶ溝群２９０ａ，２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００３８】
シリコンプラットフォーム２９８はシリコン結晶基板からなり，基板両端から途中までに１対のＶ溝群２９０ａ，２９０ｂがそれらの伸長方向で互いに対向するように高精度に形成されている。Ｖ溝群２９０ａ，２９０ｂは共に，第１の実施の形態におけるＶ溝群１９０同様に，１つのＶ溝を構成要素として，複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものである。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり，Ｖ字形状の横断面を有し，ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。Ｖ溝群２９０ａ，２９０ｂのピッチは共に２５０μｍとなるよう形成されている。
【００３９】
１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂは共に第１の実施の形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し，１つのレンズ部を構成要素として，Ｖ溝群２９０ａ，２９０ｂのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し，Ｖ溝群２９０ａ，２９０ｂのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００４０】
１対の光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂは第１の実施の形態における光ファイバ群１３０と同様に，１つの光ファイバを構成要素として，複数の光ファイバの一端側をＶ溝群２９０ａ，２９０ｂのピッチと同一ピッチで並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００４１】
アイソレータ２４０は戻り光を遮断する機能を有する光機能素子である。
【００４２】
図４に示すように，Ｖ溝群２９０ａには光ファイバ群２３０ａおよびマイクロレンズアレイ２２０ａが載置され，Ｖ溝群２９０ｂには光ファイバ群２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ｂが載置され，マイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂの間にはアイソレータ２４０が配置されている。シリコンプラットフォーム２９８上には光路に沿って順に，光ファイバ群２３０ａ，マイクロレンズアレイ２２０ａ，アイソレータ２４０，マイクロレンズアレイ２２０ｂ，光ファイバ群２３０ｂが配置されている。
【００４３】
また，マイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂの各レンズ部２は共に光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂの各光ファイバの端面に対向するように配置されている。本実施の形態においても，光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂおよびマイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂは，それぞれＶ溝群２９０ａ，２９０ｂの各Ｖ溝の側壁に当接して位置決め載置されることで，高精度なパッシブアライメントが実現されている。
【００４４】
図４に示す光モジュール２００では，マイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂ，光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂ，Ｖ溝群２９０ａ，２９０ｂにおける構成要素の数は全て８つであり，これらは同一ピッチで構成され，全体として８つの光結合した組，すなわち８つのチャンネルが形成されている。
【００４５】
具体的には，光ファイバ群２３０ａ側が入射側とした場合は，光ファイバ群２３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ２２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり，アイソレータ２４０を透過した後，マイクロレンズアレイ２２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群２３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より，光モジュール２００によって，複数の光ファイバからの出射光を，光機能素子を経由させた後，複数の光ファイバに一括して入射させる光モジュール，すなわち多チャンネル光機能素子モジュールが実現される。
【００４６】
アイソレータに代表される光機能素子は，一般に１乃至３ｍｍ角程度の大きさを有する。光の回折の影響等を考慮して隣接するチャンネル間で影響を及ぼさないように，光ファイバからの略平行光がこのような光機能素子を伝搬するには，コリメートされた入射光束の直径を約１００μｍにすれば十分である。
【００４７】
マイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂを用いない従来の光モジュールでは，１つのチャンネル，すなわち１本の光ファイバに対して１つの光機能素子を用いていた。この場合，断面積が１ｍｍ角の光機能素子では，１つのチャンネルの光信号が実際に占有しているのは，光機能素子の断面のうち，面積にしてわずか１％に過ぎず，残りの９９％の断面積部分は，何の効果にも寄与していないことになる。このように従来では，光機能素子の断面寸法と光ファイバの断面寸法とで単位が異なるほどの大幅なギャップがあるために，光機能モジュール自体のパッケージが不必要に大きくなってしまうという弊害をもたらしていた。
【００４８】
一方，本実施の形態によれば，４乃至１２本の光ファイバに対して上記のような数ｍｍ角の断面積を持つ１つの光機能素子を用いることができる。１つの光機能素子に対して使用できる光ファイバ数が多いため，光ファイバ１本あたりのコストが大幅に低下するばかりでなく，実装体積も大幅に減少するという大きな効果が得られる。
【００４９】
なお，本実施の形態の説明では，光機能素子としてアイソレータを例にとって説明したが，このほかの光機能素子として，偏向子，波長板，フィルタなどの光機能素子が同様に利用可能であることは言うまでもない。
【００５０】
図５は，本発明の第３の実施の形態にかかる光モジュール３００の構成を示す上面図である。本実施の形態では，第２の実施の形態のコリメート型ファイバ結合光学系から，マイクロレンズアレイの各レンズを軸ずれ型に変更することで，軸ずれ型のファイバ結合光学系を構成することを特徴とする。以下，この点に注目して説明し，光モジュール２００と同様の構成については，重複説明を省略する。
【００５１】
光モジュール３００は，１対のマイクロレンズアレイ３２０ａ，３２０ｂと，１対の光ファイバ群３３０ａ，３３０ｂと，光機能素子としてのアイソレータ２４０と，１対のＶ溝群３９０ａ，３９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム３９８とを有する。
【００５２】
Ｖ溝群３９０ａ，３９０ｂは共に構成要素であるＶ溝の数が７つである。すなわち，シリコンプラットフォーム３９８は，図４に示す第２の実施の形態におけるシリコンプラットフォーム２９８のＶ溝群２９０ａから最も下側のＶ溝の１つ，およびＶ溝群２９０ｂから最も上側のＶ溝の１つを除去した構成を有する。マイクロレンズアレイ３２０ａ，３２０ｂのレンズ部は軸ずれ型で構成され，構成要素であるレンズ部の数が７つであり，その他の点は第２の実施の形態のマイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂと同様の構成を有する。また，１対の光ファイバ群３３０ａ，３３０ｂは共に構成要素である光ファイバの数が７つであり，全体として７つのチャンネルが形成されている。
【００５３】
図５に示すように，光ファイバ群３３０ａ側が入射側とした場合，光ファイバ群３３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ３２０ａの対向する各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により，出射光はコリメートされて平行光になるとともに，入射光に対して傾斜した方向に進行し，アイソレータ２４０に斜入射する。アイソレータ２４０を透過した光は，マイクロレンズアレイ３２０ｂの各レンズ部に入射する。そして各レンズ部により，出射光は収束されるとともに，入射光に対して傾斜した方向に進行し，光ファイバ群３３０ａからの出射光と平行な方向に進み，光ファイバ群３３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。
【００５４】
本実施の形態では，レンズ部を軸ずれ型で構成し，光機能素子の入出射端面に対して略コリメート光の進行方向を傾斜させている。これによって，第２の実施の形態の効果に加え，レンズ部表面及び光機能素子入出射面における反射光が入射光ファイバ側に戻っていくことを防ぐことができ，光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果が得られる。
【００５５】
図６は，本発明の第４の実施の形態にかかる光モジュール４００の構成を示す上面図である。本実施の形態を第２の実施の形態の光モジュール２００と比較すると，光機能素子としてビームスプリッタを用い，このビームスプリッタから分波された並列光束群が導光される第３のマイクロレンズアレイおよび第３の光ファイバ群をさらに有することを特徴とする。
【００５６】
光モジュール４００は，３つのマイクロレンズアレイ４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃと，３つの光ファイバ群４３０ａ，４３０ｂ，４３０ｃと，光機能素子としてのビームスプリッタ４５０と，３つのＶ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃが形成されたシリコンプラットフォーム４９８とを有する。
【００５７】
シリコンプラットフォーム４９８はシリコン結晶基板からなり，ビームスプリッタ４５０の光路となる３方向それぞれに３つのＶ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃが配設されている。具体的には，シリコンプラットフォーム４９８の中心近傍に配置されたビームスプリッタ４５０に向かうように基板の３辺からビームスプリッタ４５０の手前までに３つのＶ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃが高精度に形成されている。Ｖ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃは第１の実施の形態におけるＶ溝群１９０同様に，１つのＶ溝を構成要素として，複数のＶ溝がそれぞれ所定のピッチで並列配設されたものであり，ピッチは一例として２５０μｍとすることができる。このＶ溝は表面実装される部材の位置決め載置に用いられるものであり，Ｖ字形状の横断面を有し，ここでは直径１２５μｍの光ファイバを載置可能な寸法を有する。
【００５８】
マイクロレンズアレイ４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃは第１の実施の形態におけるマイクロレンズアレイ１２０ａと同様の構成を有し，１つのレンズ部を構成要素として，Ｖ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃのピッチと同一ピッチで列状に形成された複数のレンズ部を一体化した構成を有し，Ｖ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃのＶ溝に適合する張出部を有する。
【００５９】
光ファイバ群４３０ａ，４３０ｂ，４３０ｃは第１の実施の形態における光ファイバ群１３０と同様に，１つの光ファイバを構成要素として，複数の光ファイバの一端側をＶ溝群４９０ａ，４９０ｂ，４９０ｃのピッチと同一ピッチで，並列配置したものである。ここでは各光ファイバは直径１２５μｍのシングルモードファイバである。
【００６０】
ビームスプリッタ４５０は光の合分波機能を有し，例えば，ダイクロイックミラー，偏光ビームスプリッタ等により構成できる。図６に示すビームスプリッタ４５０では，一方向から入射した光を透過および反射させることにより，２方向に分波できる。
【００６１】
Ｖ溝群４９０ａには光ファイバ群４３０ａおよびマイクロレンズアレイ４２０ａが位置決め載置され，Ｖ溝群４９０ｂには光ファイバ群４３０ｂおよびマイクロレンズアレイ４２０ｂが位置決め載置され，Ｖ溝群４９０ｃには光ファイバ群４３０ｃおよびマイクロレンズアレイ４２０ｃが位置決め載置されている。前述の実施の形態同様，各ファイバおよび各マイクロレンズアレイの張出部が各Ｖ溝の側壁に当接して載置されることで，高精度なパッシブアライメントが実現されている。また，いずれの場合も光ファイバの端面にマイクロレンズアレイのレンズ部が対向するように配置され，光結合されている。
【００６２】
その結果，図６に示すように，ビームスプリッタ４５０からシリコンプラットフォーム４９８の３辺に向かってそれぞれマイクロレンズアレイ，光ファイバ群が順に配置され，略Ｔ字形の光路を形成している。また，図６に示す光モジュール４００では，３つのマイクロレンズアレイ，３つの光ファイバ群，３つのＶ溝群における構成要素の数は全て４つであり，４つのチャンネルが形成されている。
【００６３】
例えば，光ファイバ群４３０ａを入射側とした場合は，光ファイバ群４３０ａの各光ファイバの端面から出射したそれぞれの発散光はマイクロレンズアレイ４２０ａの対向する各レンズ部によりコリメートされて平行光になり，ビームスプリッタ４５０に入射する。ビームスプリッタ４５０を透過した光はマイクロレンズアレイ４２０ｂの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｂの各光ファイバの端面に集光されて入射する。ビームスプリッタ４５０で反射された光はマイクロレンズアレイ４２０ｃの各レンズ部により収束されて各レンズ部が対向する光ファイバ群４３０ｃの各光ファイバの端面に集光されて入射する。以上より，光モジュール４００によって，多チャンネル光合分波モジュールが実現される。
【００６４】
以上より，本実施の形態によれば，通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを，一例として２５０μｍピッチの複数の光ファイバによって共用することができ，容易に小型の多チャンネル光合分波モジュールを構成することが可能となる。
【００６５】
図７は，本発明の第５の実施の形態にかかる光モジュール５００の構成を示す上面図である。本実施の形態では，第２の実施の形態の光モジュール２００において，マイクロレンズアレイ間に配置されていた光機能素子を除去し，１つのマイクロレンズアレイに波長選択性を有するフィルタを付与した構成となっている。以下，この点に注目して説明し，光モジュール２００と同様の構成については，重複説明を省略する。
【００６６】
光モジュール５００は，１対のマイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂと，１対の光ファイバ群２３０ａ，２３０ｂと，ＷＤＭフィルタ５６０と，１対のＶ溝群２９０ａ，２９０ｂが形成されたシリコンプラットフォーム２９８とを有する。
【００６７】
ＷＤＭフィルタ５６０は，波長選択性を有するフィルタであり，例えば，λ１，λ２の２種類の異なる波長の光が入射したとき，λ２の波長の光を反射し，λ１の波長の光を透過する性質を有する。ＷＤＭフィルタ５６０は，入射側のマイクロレンズアレイ２２０ａのレンズ部が形成されている面と反対側の面に設けられている。
【００６８】
光モジュール５００では，例えば，光ファイバ群２３０ａからλ１，λ２の２種類の異なる波長の光を入射させると，多チャンネルで一括して，λ１の波長の光のみ光ファイバ群２３０ｂへ透過させ，λ２の波長の光は反射されて再び光ファイバ群２３０ａに戻すことができる。すなわち，λ１，λ２の２種類の異なる波長の光を入射させたときに，多チャンネルで一括して，λ１の波長のみ取り出し，λ２の波長の光は再び入射端に戻すという，いわゆるアド／ドロップ機能を実現することができる。通常，このような機能は，ファイバ１チャンネルあたり１つのモジュールを用意することが普通であるが，本実施の形態の構成によれば，多数のチャンネルのアド／ドロップ機能を小型のモジュールとして提供することが可能となる。
【００６９】
なお，上記実施の形態では，複数のレンズ部が一体化されたマイクロレンズアレイを用いた例を説明したが，本発明はこれに限定するものではない。複数のマイクロレンズアレイを組み合わせて並列配置する構成にすることもできる。また，上記のマイクロレンズアレイに代わり，レンズ部材として図８，図９に示すようなマイクロレンズ１２，１０を複数，光ファイバ群と同一ピッチで並列させて上記実施の形態のような多チャンネルの光モジュールを構成することも可能である。あるいは，上記マイクロレンズアレイ，マイクロレンズ１２，マイクロレンズ１０のうちから組み合わせて使用することも可能である。
【００７０】
図８に示すマイクロレンズ１２は，マイクロレンズアレイ１２０ａにおいて，レンズ部２を１つだけ有するような構成になっている。すなわち，マイクロレンズ１２は，回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２と，レンズ部２の外周の上部側でレンズから延設されレンズ部２より幅広の略直方体形状の取扱部４と，レンズ部２の外周の一部としての縁部３と，Ｖ溝に適合する形状および寸法を有する張出部５とを有する。
【００７１】
図９に示すマイクロレンズ１０は，ロッド形状の外形を有するレンズであり，端面に回折光学素子からなる円形形状のレンズ部２を有し，外径は光ファイバの外径と同径に構成され，Ｖ溝に載置可能である。
【００７２】
以下，図１０〜図１４を参照しながら，マイクロレンズ１２と同様の構成を有するマイクロレンズを用いた１チャンネルの光モジュール例について簡単に説明する。図１０は，本発明の第６の実施の形態にかかる光モジュール１０１の構成を示す上面図である。光モジュール１０１は，第１の実施の形態の光モジュール１００で各構成要素を１つとし，マイクロレンズアレイ１２０ａ，１２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ１２ａ，１２ｂを用いて光結合を行い，さらにマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ間にアイソレータ１４１を挿入配置した構成を有する。マイクロレンズ１２ａ，１２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール１０１では図１０に示すように，ＬＤ１１２，マイクロレンズ１２ａ，アイソレータ１４１，マイクロレンズ１２ｂ，光ファイバ１３２がＶ溝１９２を有するシリコンプラットフォーム１８上に，この順に配置され光源モジュールを構成している。
【００７３】
本実施の形態においても，Ｖ溝１９２上にマイクロレンズ１２ａ，１２ｂ，光ファイバ１３２が位置決め載置され，高精度なパッシブアライメントが実現されている。また，マイクロレンズ間にアイソレータを挿入しており，これによってきわめてコンパクトな光源モジュールを構成している。従来，このようなアイソレータは，光源モジュールから出た光ファイバに，あらためてアイソレータモジュールを接続することが一般的である。それに比較して，本実施の形態によれば，光モジュール総体をコンパクトに実現できるだけでなく，光モジュール外部にあらためてアイソレータデバイスを配置する必要もないため，実用上の効果が大きい。
【００７４】
図１１は，本発明の第７の実施の形態にかかる光モジュール２０１の構成を示す上面図である。光モジュール２０１は，第２の実施の形態の光モジュール２００で各構成要素を１つとし，マイクロレンズアレイ２２０ａ，２２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ２２ａ，２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ２２ａ，２２ｂはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール２０１では図１１に示すように，光ファイバ２３ａ，マイクロレンズ２２ａ，アイソレータ２４１，マイクロレンズ２２ｂ，光ファイバ２３ｂがＶ溝２９ａ，２９ｂを有するシリコンプラットフォーム２８上に，この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７５】
本実施の形態においても，Ｖ溝２９ａ，２９ｂ上にマイクロレンズ２２ａ，２２ｂ，光ファイバ２３ａ，２３ｂが位置決め載置され，高精度なパッシブアライメントが実現されている。また，アイソレータに代表されるような，数ｍｍ角の断面積を持つ光機能素子を，光ファイバからの出力を略平行光に変換する機能を有するマイクロレンズ対間に配置することで，コンパクトな光機能モジュールを実現できるという効果を有する。
【００７６】
図１２は，本発明の第８の実施の形態にかかる光モジュール３０１の構成を示す上面図である。光モジュール３０１は，第３の実施の形態の光モジュール３００で各構成要素を１つとし，マイクロレンズアレイ３２０ａ，３２０ｂの代わりに１対のマイクロレンズ３２ａ，３２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ３２ａ，３２ｂは，そのレンズ部が軸ずれ型で構成され，レンズ部以外はマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール３０１では図１２に示すように，光ファイバ２３ａ，マイクロレンズ３２ａ，アイソレータ３４１，マイクロレンズ３２ｂ，光ファイバ２３ｂがＶ溝３９ａ，３９ｂを有するシリコンプラットフォーム３８上に，この順に配置され光機能モジュールを構成している。
【００７７】
本実施の形態においても，Ｖ溝３９ａ，３９ｂ上にマイクロレンズ３２ａ，３２ｂ，光ファイバ２３ａ，２３ｂが位置決め載置され，高精度なパッシブアライメントが実現されている。また，本実施の形態ではマイクロレンズ３２ａ，３２ｂを軸ずれ型で構成し，アイソレータ３４１の入出射面に対して一定の角度を持って略コリメート光が斜め入射するよう構成している。これにより第７の実施の形態の効果に加え，レンズ面及びアイソレータの入出射面における反射光が，光ファイバ側に戻っていくことが防げ，光機能モジュールにおける反射戻り光量を低減できるという効果を有する。
【００７８】
図１３は，本発明の第９の実施の形態にかかる光モジュール４０１の構成を示す上面図である。光モジュール４０１は，第４の実施の形態の光モジュール４００で各構成要素を１つとし，マイクロレンズアレイ４２０ａ，４２０ｂ，４２０ｃの代わりにマイクロレンズ４２ａ，４２ｂ，４２ｃを用いて光結合を行う構成を有する。マイクロレンズ４２ａ，４２ｂ，４２ｃはマイクロレンズ１２と同様の構成を有するコリメートレンズである。光モジュール４０１では図１３に示すように，Ｖ溝４９ａ，４９ｂ，４９ｃを有するシリコンプラットフォーム４８上に，横方向に光ファイバ４３ａ，マイクロレンズ４２ａ，ビームスプリッタ４５１，マイクロレンズ４２ｂ，光ファイバ４３ｂが順に配置され，縦方向にはビームスプリッタ４５１に向かって手前から順に光ファイバ４３ｃ，マイクロレンズ４２ｃが配置されて光合分波モジュールを構成している。
【００７９】
本実施の形態においても，Ｖ溝４９ａ，４９ｂ，４９ｃ上にマイクロレンズ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，光ファイバ４３ａ，４３ｂ，４３ｃが位置決め載置され，高精度なパッシブアライメントが実現されている。また，通常数ｍｍ角の寸法を有するビームスプリッタを，シリコンＶ溝基板上に，必要とされる光ファイバ，コリメートレンズ群と共に実装でき，容易にコンパクトな光合分波モジュールを実現できるという効果を有する。
【００８０】
図１４は，本発明の第１０の実施の形態にかかる光モジュール５０１の構成を示す上面図である。光モジュール５０１は，第５の実施の形態の光モジュール５００で各構成要素を１つとし，マイクロレンズアレイ５２０ａ，５２０ｂの代わりにマイクロレンズ２２ａ，２２ｂを用いて光結合を行う構成を有する。あるいは，第７の実施の形態における光モジュール２０１において，マイクロレンズ間に配置されていた光機能素子を除去し，入射側のマイクロレンズ２２ａに波長選択性を有するＷＤＭフィルタ５６１を付与した構成ということもできる。
【００８１】
光モジュール５０１では図１４に示すように，光ファイバ２３ａ，ＷＤＭフィルタ５６１が付与されたマイクロレンズ２２ａ，マイクロレンズ２２ｂ，光ファイバ２３ｂがこの順にＶ溝２９ａ，２９ｂ上に位置決め載置され，高精度なパッシブアライメントを実現すると共に，アド／ドロップ機能を有するコンパクトな光モジュールを実現している。
【００８２】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００８３】
例えば，多チャンネル光モジュールにおける各部材の構成要素数，チャンネル数は上記例に限定されず，任意に決めることができる。また，マイクロレンズアレイの各部の形状およびマイクロレンズの形状は上記例に限定されず，様々な形状が考えられる。例えば，レンズ部は，円形に限らず所望の形状で形成可能である。さらにまた，表面実装される部材の位置決め載置に用いられる溝の断面形状は，上記例のＶ字形状に限定されず，例えば略台形形状，略半円形状，略長方形形状，略正方形形状のいずれか１つであるように構成してもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上，詳細に説明したように本発明によれば，高精度にパッシブアライメントが可能なレンズ部材を用いて，コンパクトに構成された光モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図２】図１の光モジュールに用いられるマイクロレンズアレイの構成を示す斜視図である。
【図３】図１の光モジュールの部分拡大斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図８】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図９】マイクロレンズの構成を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【図１４】本発明の第１０の実施の形態に係る光モジュールの構成を示す上面図である。
【符号の説明】
２レンズ部
３縁部
４取扱部
５張出部
６上面
７側面
１０，１２マイクロレンズ
１００光モジュール
１１０光源アレイ
１１２ＬＤ
１２０ａ，１２０ｂマイクロレンズアレイ
１３０光ファイバ群
１３２光ファイバ
１９０Ｖ溝群
１９２Ｖ溝
１９８シリコンプラットフォーム
２４０アイソレータ
４５０ビームスプリッタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical module suitable for application to an optical communication device.
[0002]
[Prior art]
Surface mounting is widely known as a technique for mass-producing optical modules used for optical communications and the like at low cost. This is because semiconductor lasers (hereinafter abbreviated as LD) and lens elements required for optical modules are made with high precision and placed on a silicon substrate on which V-grooves are formed with submicron precision. This is a technique for performing passive alignment in which an alignment mark for positioning is placed on an element with high accuracy, the alignment mark is captured by a CCD camera or the like, and placed by applying an image recognition technique. In the case of passive alignment, since each component is placed without monitoring the amount of light input to the optical fiber, the processing accuracy and placement accuracy of these components ultimately affect the amount of light input to the optical fiber. . Therefore, it is necessary to precisely process each part and align it with high accuracy.
[0003]
By the way, in the field of optical communication, in order to perform optical transmission / reception with multiple channels, development of multi-channel optical modules has been promoted. For example, a multi-channel array module has been devised in which a lens array is disposed between an LD array and an optical fiber array to perform optical coupling (see Patent Document 1 below).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-6-94938
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional lens that can be used for such passive alignment has a large outer diameter of about 1 mm. In order to position the optical axis of such a lens with the optical axis of an optical fiber or LD disposed on a silicon substrate, it is necessary to form a V groove very deeply. Further, such a lens is manufactured by stamping using a mold. For this reason, for example, in a rod-shaped lens, an error of about several μm occurs between the optical axis of the lens portion and the center obtained from the outer shape of the lens, which should be matched, and the efficiency of optical coupling is reduced. For this reason, the conventional lens as described above has a drawback that it is not suitable for surface mounting that requires high efficiency.
[0006]
In addition, in the conventional multiplexing / demultiplexing and light source / light receiving module used in optical communication, the diameter of the optical fiber is 125 μm and the LD is only about 250 μm square. A beam splitter or the like used as a branching filter has a size of mm. For this reason, as a result, so-called optical modules made by combining these component parts generally require a layout area of about 1 cm × 2 cm. Therefore, when a large number of optical modules are arranged on a substrate, a large installation area is required, which is contrary to the downsizing of the apparatus. In particular, when a multi-channel optical module is considered, there is a problem that the size of the optical module becomes very large if a lens or beam splitter in units of mm is arranged for each channel.
[0007]
The object of the present invention has been made in view of such problems. The object of the present invention is to provide a compact multi-channel optical module using a lens member capable of passive alignment with high accuracy. It is to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, a groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning, and a positioning mount placed in parallel at a predetermined pitch on the groove group. An optical fiber group composed of a plurality of optical fibers, a light source group composed of a plurality of light sources arranged in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and a parallel arrangement at the same pitch as the pitch of the optical fiber group And a plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group and a shape that fits the groove of the groove group. A microlens array positioned and mounted in the groove group between the optical fiber group and any one of the light source group and the light receiver group. .
[0009]
According to this configuration, since the microlens array has a shape that fits the groove of the groove group, it can be mounted in the same groove group as the optical fiber group on which the optical fiber group is placed, and highly accurate passive alignment is possible. . In addition, since the light source and the optical fiber can be optically coupled using such a microlens array, an extremely compact multi-channel optical module can be realized.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, a groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning, and a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in the groove group. A pair of optical fiber groups, a shape adapted to the grooves of the groove group, and a plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and between the pair of optical fiber groups An optical module comprising a pair of microlens arrays positioned and mounted in the groove group and an optical functional element disposed between the pair of microlens arrays is provided.
[0011]
According to such a configuration, a very compact multi-channel optical functional module can be realized using a microlens array capable of passive alignment with high accuracy. At this time, it is preferable that the optical system of the pair of microlens arrays is configured as an off-axis type, and the light traveling direction is inclined with respect to the incident / exit end face of the optical functional element. It is possible to prevent reflected return light at the entrance / exit end face. The optical functional element may be any one of an isolator, a deflector, a wave plate, and a filter.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there are provided a beam splitter, three groove groups each including a plurality of surface mount positioning grooves disposed in each of three directions serving as optical paths of the beam splitter, Three optical fiber groups composed of a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in each of the two groove groups, and a shape matching the groove of the groove group and the same pitch as the pitch of the optical fiber group A plurality of lens portions formed in a shape, and three microlens arrays positioned and mounted in each of the three groove groups between the beam splitter and each of the three optical fiber groups. An optical module is provided.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, a groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning, and a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in the groove group. A pair of optical fiber groups, a shape adapted to the grooves of the groove group, and a plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and between the pair of optical fiber groups An optical module comprising: a pair of microlens arrays positioned and mounted in the groove group; and a filter having wavelength selectivity provided in at least one of the pair of microlens arrays. Provided.
[0014]
According to this configuration, it is possible to realize an extremely compact optical module having a multi-channel add / drop function using a microlens array capable of passive alignment with high accuracy.
[0015]
In the above configuration, the lens array may be formed of a silicon crystal substrate, and the lens unit may be formed of a diffractive optical element.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description and accompanying drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0017]
FIG. 1 is a top view showing the configuration of the optical module 100 according to the first embodiment of the present invention. The optical module 100 includes a light source array 110, two microlens arrays 120a and 120b, an optical fiber group 130, and a silicon platform 198 in which a V-groove group 190 is formed.
[0018]
The silicon platform 198 is made of a silicon crystal substrate, and a V-groove group 190 is formed with high accuracy from one end of the upper surface to the middle. The V groove group 190 includes a plurality of V grooves 192 arranged in parallel at a predetermined pitch P (shown in FIG. 3), with one V groove 192 as a constituent element. The V-shaped groove 192 is used for positioning and mounting a surface-mounted member, has a V-shaped cross section, and here has a dimension capable of mounting an optical fiber having a diameter of 125 μm. The pitch P of the V groove group 190 here is formed to be 250 μm.
[0019]
The light source array 110 is a light source group in which one LD 112 as a light source is a constituent element and a plurality of LDs 112 are arranged in parallel at the same pitch as the pitch of the V groove group 190 and integrated.
[0020]
The microlens arrays 120a and 120b are lens members in which a plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the V groove group 190 are integrated with one lens portion as a constituent element. Hereinafter, the configuration of the microlens array 120a will be described as an example, but the microlens array 120b has the same configuration as the microlens array 120a.
[0021]
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the microlens array 120a. The microlens array 120a includes a plurality of lens portions 2 formed in a line on the surface of the optical substrate, and a handling portion 4 that integrates the lens portions 2 and extends in one direction. As shown in FIG. 2, the handling unit 4 is connected to the lens unit on the upper side of the outer periphery of the lens unit 2, and extends in the column direction of the lens unit 2 beyond the lens unit 2 on a surface substantially parallel to the surface of the lens unit 2. It is formed so as to extend along and connect and integrate all the lens portions 2 in one row.
[0022]
Here, the lens portion 2 has a circular shape and is composed of a diffractive optical element formed by etching. The lens unit 2 may be formed of a CGH (Computer Generated Hologram) element which is one of diffractive optical elements. A CGH element uses a computer to obtain a photomask pattern necessary for obtaining desired optical characteristics from an optical path difference function of an optical element exhibiting desired optical characteristics, and uses the mask pattern to obtain a desired location on the surface of the optical substrate. A diffractive optical element having desired optical characteristics is formed by performing an etching process. The lens unit 2 is not limited to a CGH element or a diffractive optical element, and may have another configuration, for example, a refractive lens.
[0023]
An edge 3 as a part of the outer periphery of the lens unit 2 is located on the lower side of the lens unit 2 and has an arc shape along the circumferential shape of the lens unit 2. The outer shape of the edge portion 3 having an arc shape extends from the surface on which the lens portion 2 is formed to the opposite surface side, and is a substantially bowl shape that is a part of a substantially cylindrical shape centering on the optical axis of the lens portion 2. It is the shape of. This substantially bowl-shaped portion projecting downward from the handling unit 4 is referred to as a projecting unit 5.
[0024]
The outer diameter dimension of the arc shape of the overhang portion 5 is configured to be the same as the outer diameter of the optical fiber to which the microlens array 120a is optically coupled, and is φ125 μm here. Therefore, the overhanging portion 5 has a shape and a size that match the V groove 192. A plurality of overhang portions 5 are formed in a row at the same pitch as the pitch of the V groove group 190. With the configuration of the overhang portion 5 described above, the microlens array 120a can be positioned and placed on the V groove group 190 with high accuracy.
[0025]
The upper surface 6 and the side surface 7 of the handling part 4 are formed flat. Therefore, it is easy to hold the microlens array 120a by the holding means from above or from the side. As the holding means, for example, a clamping means such as a flip chip bonder generally used for surface mounting and a negative pressure holding means such as a negative pressure suction cup for sucking and holding can be considered.
[0026]
Here, the microlens array 120a is made of a silicon crystal substrate. The microlens array 120a is etched in large quantities with high accuracy by performing photolithographic etching technology used in semiconductor technology and etching a silicon crystal substrate using a pattern having a shape corresponding to the microlens array 120a as a photomask pattern. Moreover, it can be manufactured at low cost. In addition, since the lens unit 2 is composed of a diffractive optical element formed by etching here, for example, when it is desired to form the lens unit 2 having different performance in one microlens array 120a, a mask corresponding to each lens unit 2 is used. Etching can be performed using a pattern, which can be easily manufactured.
[0027]
The optical fiber group 130 includes one optical fiber 132 as a constituent element, and one end side of the plurality of optical fibers 132 is arranged in parallel at the same pitch as the pitch of the V-groove group 190. Here, each optical fiber 132 is a single mode fiber having a diameter of 125 μm.
[0028]
As shown in FIG. 1, on the silicon platform 198, a light source array 110, two microlens arrays 120a and 120b, and an optical fiber group 130 are arranged in this order. Each lens part 2 of the microlens array 120a arranged on the light source array 110 side faces each LD 112 of the light source array 110, and each lens part 2 of the microlens array 120b arranged on the optical fiber group 130 side is an optical fiber group. It arrange | positions so that the end surface of each 130 optical fiber 132 may be opposed. As shown in the partially enlarged view of FIG. 3, the optical fibers 132 of the optical fiber group 130 and the overhang portions 5 of the microlens arrays 120 a and 120 b abut against the side walls of the V grooves 192 of the V groove group 190. High-precision passive alignment is realized by positioning and mounting.
[0029]
In the optical module 100 shown in FIG. 1, the number of components in the light source array 110, the two microlens arrays 120a and 120b, the optical fiber group 130, and the V groove group 190 is all eight, and they are configured at the same pitch. As a whole, eight optically coupled sets, that is, eight channels are formed.
[0030]
Specifically, each divergent light emitted from each LD of the light source array 110 is collimated by the opposing lens units 2 of the microlens array 120a to become parallel light, and then each lens unit 2 of the microlens array 120b. The light is converged and incident on the end face of each optical fiber 132 of the optical fiber group 130 facing each lens unit 2.
[0031]
In order to avoid the inconvenience that the light propagating between the two microlens arrays 120a and 120b is partially reflected by the V-groove 192, the lens portion 2 of the microlens arrays 120a and 120b is thus made to be a collimating lens. However, it is not limited to a collimating lens in practice. That is, the minimum function required for the lens unit 2 is to realize efficient optical coupling by enlarging the spot diameter of the emitted light of the LD 112 to match the incident spot diameter of the optical fiber 132. In order to achieve the object, the pair of lens portions 2 included in one channel does not have to be a pair of collimating lenses, and it is only necessary to constitute an imaging system that realizes the above-described enlargement of the spot diameter. is there. As described above, the optical module 100 realizes an optical module that collectively combines light emitted from a plurality of light sources into a plurality of optical fibers, that is, a multi-channel light source module.
[0032]
According to the present embodiment, the multi-channel light source module can be made extremely compact by using the microlens arrays 120a and 120b in which the lens portions are formed at the same pitch as the pitch of the V grooves 192 of the V groove group 190. Can do. More specifically, in an optical module using an optical fiber having a diameter of 125 μm, the pitch of the light source array 110, the microlens arrays 120a and 120b, the optical fiber group 130, and the V groove group 190 can be unified to 250 μm. , One channel can realize a multi-channel optical module equivalent to 250 μm. Since the channel width can be set at a pitch of 250 μm, for example, in the case of a 4-channel optical module, the overall dimension in the channel width direction is only 1 mm at most. Even in the case of an 8-channel optical module, the overall dimension in the channel width direction is only 2 mm at most. Therefore, the multi-channel light source module can be configured extremely small.
[0033]
Although the pitch has been described here as 250 μm, it goes without saying that this pitch can be arbitrarily set to a value larger than the diameter of the optical fiber (125 μm). However, since the pitch of the MT connector standardized as a multi-channel connector for optical communication is generally 250 μm, it is convenient when finally coupling light into such a fiber array.
[0034]
In the conventional optical module, since the optical coupling lens has a size of mm unit, the pitch between each component cannot be unified to a small value such as 250 μm, and the size of the optical module becomes large. It was. In this respect, according to the present embodiment, by using the microlens array having the above configuration, an optical module that is much smaller than the conventional optical module can be realized.
[0035]
In addition, since the microlens arrays 120a and 120b have a shape suitable for the V-groove 192, high-precision passive alignment to the V-groove 192 together with the optical fiber 132 is possible, and miniaturization and high-precision mounting have been achieved. An optical module can be provided.
[0036]
In the description of the present embodiment, the light source array has been described as an example. However, a multi-channel light receiving module can be configured by using the light receiver array instead of the light source array and performing the same arrangement. Also in this case, the effect of miniaturization and high-precision mounting can be obtained.
[0037]
FIG. 4 is a top view showing the configuration of the optical module 200 according to the second embodiment of the present invention. The optical module 200 includes a silicon having a pair of microlens arrays 220a and 220b, a pair of optical fiber groups 230a and 230b, an isolator 240 as an optical functional element, and a pair of V groove groups 290a and 290b. Platform 298.
[0038]
The silicon platform 298 is made of a silicon crystal substrate, and is formed with high accuracy so that a pair of V-groove groups 290a and 290b face each other in the extending direction from both ends of the substrate to the middle. Both V-groove groups 290a and 290b are configured such that a plurality of V-grooves are arranged in parallel at a predetermined pitch with one V-groove as a constituent element, like V-groove group 190 in the first embodiment. . The V-groove is used for positioning and mounting a surface-mounted member, has a V-shaped cross section, and here has a dimension capable of mounting an optical fiber having a diameter of 125 μm. Both pitches of the V groove groups 290a and 290b are formed to be 250 μm.
[0039]
Each of the pair of microlens arrays 220a and 220b has the same configuration as the microlens array 120a in the first embodiment, and has the same pitch as the pitch of the V groove groups 290a and 290b with one lens unit as a component. A plurality of lens portions formed in a row are integrated, and has an overhang portion that fits into the V grooves of the V groove groups 290a and 290b.
[0040]
Like the optical fiber group 130 in the first embodiment, the pair of optical fiber groups 230a and 230b includes one optical fiber as a constituent element, and one end side of a plurality of optical fibers is connected to the pitch of the V groove groups 290a and 290b. Are arranged in parallel at the same pitch. Here, each optical fiber is a single mode fiber having a diameter of 125 μm.
[0041]
The isolator 240 is an optical functional element having a function of blocking the return light.
[0042]
As shown in FIG. 4, an optical fiber group 230a and a micro lens array 220a are placed in the V groove group 290a, and an optical fiber group 230b and a micro lens array 220b are placed in the V groove group 290b. An isolator 240 is disposed between 220a and 220b. On the silicon platform 298, an optical fiber group 230a, a microlens array 220a, an isolator 240, a microlens array 220b, and an optical fiber group 230b are arranged in this order along the optical path.
[0043]
In addition, the lens portions 2 of the microlens arrays 220a and 220b are both disposed so as to face the end faces of the optical fibers of the optical fiber groups 230a and 230b. Also in the present embodiment, the optical fiber groups 230a and 230b and the microlens arrays 220a and 220b are positioned and placed in contact with the side walls of the V grooves of the V groove groups 290a and 290b, respectively. Passive alignment is realized.
[0044]
In the optical module 200 shown in FIG. 4, the number of components in the microlens arrays 220a and 220b, the optical fiber groups 230a and 230b, and the V groove groups 290a and 290b are all eight, and these are configured with the same pitch. As a result, eight optically coupled sets, that is, eight channels are formed.
[0045]
Specifically, when the optical fiber group 230a side is the incident side, each divergent light emitted from the end face of each optical fiber of the optical fiber group 230a is collimated by the opposing lens portions of the microlens array 220a and parallel. After being transmitted through the isolator 240, the light is converged by each lens portion of the microlens array 220b and is condensed and incident on the end face of each optical fiber of the optical fiber group 230b facing each other. As described above, the optical module 200 realizes an optical module that allows outgoing light from a plurality of optical fibers to enter the plurality of optical fibers at once after passing through the optical functional elements, that is, a multi-channel optical functional element module. The
[0046]
An optical functional element represented by an isolator generally has a size of about 1 to 3 mm square. In order for the substantially parallel light from the optical fiber to propagate through such an optical functional element so as not to affect the adjacent channels in consideration of the effects of light diffraction, the diameter of the collimated incident light beam must be reduced. A thickness of about 100 μm is sufficient.
[0047]
In a conventional optical module that does not use the microlens arrays 220a and 220b, one optical functional element is used for one channel, that is, one optical fiber. In this case, in the optical functional element having a cross-sectional area of 1 mm square, the optical signal of one channel is actually occupied by only 1% in area of the cross section of the optical functional element, and the rest The 99% cross-sectional area portion does not contribute to any effect. As described above, conventionally, there is a large gap that the unit is different between the cross-sectional dimension of the optical functional element and the cross-sectional dimension of the optical fiber, so that the package of the optical functional module itself becomes unnecessarily large. Had brought.
[0048]
On the other hand, according to this embodiment, it is possible to use one optical functional element having a cross-sectional area of several mm square as described above for 4 to 12 optical fibers. Since the number of optical fibers that can be used for one optical functional element is large, not only the cost per optical fiber is greatly reduced, but also a great effect is obtained that the mounting volume is also greatly reduced.
[0049]
In the description of the present embodiment, an isolator has been described as an example of an optical functional element. However, optical functional elements such as a deflector, a wave plate, and a filter can be similarly used as other optical functional elements. Needless to say.
[0050]
FIG. 5 is a top view showing the configuration of the optical module 300 according to the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, by changing each lens of the microlens array from the collimated fiber coupling optical system of the second embodiment to the axis misalignment type, an axis misalignment type fiber coupling optical system is configured. Features. The following description will be made with a focus on this point, and a duplicate description of the same configuration as the optical module 200 will be omitted.
[0051]
The optical module 300 includes a silicon having a pair of microlens arrays 320a and 320b, a pair of optical fiber groups 330a and 330b, an isolator 240 as an optical functional element, and a pair of V groove groups 390a and 390b. Platform 398.
[0052]
The V groove groups 390a and 390b both have seven V grooves as constituent elements. That is, the silicon platform 398 includes one of the lowermost V grooves from the V groove group 290a and one of the uppermost V grooves from the V groove group 290b of the silicon platform 298 in the second embodiment shown in FIG. It has the structure which removed one. The lens portions of the microlens arrays 320a and 320b are configured as an off-axis type, and the number of constituent lens portions is seven, and the other points are the same as those of the microlens arrays 220a and 220b of the second embodiment. It has the composition of. Each of the pair of optical fiber groups 330a and 330b has seven optical fibers as constituent elements, and seven channels are formed as a whole.
[0053]
As shown in FIG. 5, when the optical fiber group 330a side is the incident side, each divergent light emitted from the end face of each optical fiber of the optical fiber group 330a is incident on each opposing lens portion of the microlens array 320a. Each lens unit collimates the emitted light into parallel light, travels in a direction inclined with respect to the incident light, and obliquely enters the isolator 240. The light transmitted through the isolator 240 enters each lens portion of the microlens array 320b. Then, the outgoing light is converged by each lens unit, travels in a direction inclined with respect to the incident light, travels in a direction parallel to the outgoing light from the optical fiber group 330a, and each optical fiber of the optical fiber group 330b The light is collected and incident on the end face.
[0054]
In the present embodiment, the lens portion is configured as an off-axis type, and the traveling direction of the substantially collimated light is inclined with respect to the incident / exit end face of the optical functional element. As a result, in addition to the effects of the second embodiment, it is possible to prevent the reflected light on the lens unit surface and the optical function element entrance / exit surface from returning to the incident optical fiber side. Can be obtained.
[0055]
FIG. 6 is a top view showing a configuration of an optical module 400 according to the fourth embodiment of the present invention. When this embodiment is compared with the optical module 200 of the second embodiment, a third microlens array that uses a beam splitter as an optical functional element and guides a group of parallel beams separated from the beam splitter. And a third optical fiber group.
[0056]
The optical module 400 includes three microlens arrays 420a, 420b, and 420c, three optical fiber groups 430a, 430b, and 430c, a beam splitter 450 as an optical functional element, and three V groove groups 490a, 490b, and 490c. And a silicon platform 498 formed.
[0057]
The silicon platform 498 is made of a silicon crystal substrate, and three V-groove groups 490a, 490b, and 490c are arranged in each of three directions serving as an optical path of the beam splitter 450. Specifically, three V-groove groups 490a, 490b, and 490c are formed with high accuracy from the three sides of the substrate to the front of the beam splitter 450 so as to face the beam splitter 450 disposed near the center of the silicon platform 498. ing. The V groove groups 490a, 490b, and 490c are formed by arranging a plurality of V grooves in parallel at a predetermined pitch, with one V groove as a constituent element, like the V groove group 190 in the first embodiment. The pitch can be 250 μm as an example. The V-groove is used for positioning and mounting a surface-mounted member, has a V-shaped cross section, and here has a dimension capable of mounting an optical fiber having a diameter of 125 μm.
[0058]
The microlens arrays 420a, 420b, and 420c have the same configuration as the microlens array 120a in the first embodiment, and have the same pitch as the pitch of the V groove groups 490a, 490b, and 490c with one lens unit as a component. A plurality of lens portions formed in a row are integrated, and has an overhang portion that fits into the V grooves of the V groove groups 490a, 490b, and 490c.
[0059]
Similarly to the optical fiber group 130 in the first embodiment, the optical fiber groups 430a, 430b, and 430c have one optical fiber as a component, and one end side of a plurality of optical fibers is connected to the V groove groups 490a, 490b, and 490c. They are arranged in parallel at the same pitch as the pitch. Here, each optical fiber is a single mode fiber having a diameter of 125 μm.
[0060]
The beam splitter 450 has a light multiplexing / demultiplexing function, and can be constituted by, for example, a dichroic mirror, a polarization beam splitter, or the like. In the beam splitter 450 shown in FIG. 6, light incident from one direction can be transmitted and reflected to be demultiplexed in two directions.
[0061]
An optical fiber group 430a and a microlens array 420a are positioned and placed in the V groove group 490a, an optical fiber group 430b and a microlens array 420b are positioned and placed in the V groove group 490b, and an optical fiber is placed in the V groove group 490c. The group 430c and the microlens array 420c are positioned and placed. As in the above-described embodiment, high-precision passive alignment is realized by placing the protruding portions of the fibers and the microlens arrays in contact with the side walls of the V-grooves. In either case, the lens portion of the microlens array is arranged so as to face the end face of the optical fiber and is optically coupled.
[0062]
As a result, as shown in FIG. 6, the microlens array and the optical fiber group are sequentially arranged from the beam splitter 450 toward the three sides of the silicon platform 498 to form a substantially T-shaped optical path. In the optical module 400 shown in FIG. 6, the number of components in the three microlens arrays, the three optical fiber groups, and the three V-groove groups is all four, and four channels are formed.
[0063]
For example, when the optical fiber group 430a is set as the incident side, each divergent light emitted from the end face of each optical fiber of the optical fiber group 430a is collimated by the opposing lens portions of the microlens array 420a to become parallel light. , Enters the beam splitter 450. The light that has passed through the beam splitter 450 is converged by each lens portion of the microlens array 420b and is collected and incident on the end face of each optical fiber of the optical fiber group 430b facing each lens portion. The light reflected by the beam splitter 450 is converged by each lens unit of the microlens array 420c, and is collected and incident on the end face of each optical fiber of the optical fiber group 430c facing each lens unit. As described above, a multi-channel optical multiplexing / demultiplexing module is realized by the optical module 400.
[0064]
As described above, according to the present embodiment, a beam splitter having a size of several mm square can be shared by a plurality of optical fibers having a pitch of 250 μm as an example, and a small multi-channel optical multiplexing / demultiplexing module can be easily obtained. It can be configured.
[0065]
FIG. 7 is a top view showing a configuration of an optical module 500 according to the fifth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the optical module 200 of the second embodiment, the optical functional elements arranged between the microlens arrays are removed, and a filter having wavelength selectivity is added to one microlens array. It has become. The following description will be made with a focus on this point, and a duplicate description of the same configuration as the optical module 200 will be omitted.
[0066]
The optical module 500 includes a pair of microlens arrays 220a and 220b, a pair of optical fiber groups 230a and 230b, a WDM filter 560, and a silicon platform 298 formed with a pair of V-groove groups 290a and 290b. Have.
[0067]
The WDM filter 560 is a filter having wavelength selectivity. For example, when light having two different wavelengths λ1 and λ2 is incident, the WDM filter 560 reflects light having a wavelength of λ2 and transmits light having a wavelength of λ1. Have The WDM filter 560 is provided on the surface opposite to the surface on which the lens portion of the incident side microlens array 220a is formed.
[0068]
In the optical module 500, for example, when light of two different wavelengths λ1 and λ2 is incident from the optical fiber group 230a, only the light of the wavelength of λ1 is transmitted to the optical fiber group 230b in a lump in multiple channels, and λ2 The light having the wavelength of can be reflected and returned to the optical fiber group 230a again. That is, when light of two different wavelengths of λ1 and λ2 is made incident, only the wavelength of λ1 is extracted at once in multiple channels, and the light of the wavelength of λ2 is returned to the incident end so-called add / drop. Function can be realized. Normally, for such a function, it is usual to prepare one module per fiber channel. However, according to the configuration of this embodiment, an add / drop function for a large number of channels is provided as a small module. It becomes possible.
[0069]
In the above embodiment, an example using a microlens array in which a plurality of lens portions are integrated has been described, but the present invention is not limited to this. A plurality of microlens arrays may be combined and arranged in parallel. Further, in place of the above microlens array, a plurality of microlenses 12 and 10 as shown in FIGS. 8 and 9 are arranged in parallel at the same pitch as the optical fiber group as a lens member. An optical module can also be configured. Alternatively, a combination of the microlens array, the microlens 12, and the microlens 10 can be used.
[0070]
The microlens 12 shown in FIG. 8 is configured to have only one lens portion 2 in the microlens array 120a. That is, the microlens 12 includes a circular lens portion 2 made of a diffractive optical element, a substantially rectangular parallelepiped-shaped handling portion 4 that extends from the lens at the upper part of the outer periphery of the lens portion 2, and is wider than the lens portion 2. It has the edge part 3 as a part of outer periphery of the part 2, and the overhang | projection part 5 which has a shape and a dimension which fit a V groove.
[0071]
A microlens 10 shown in FIG. 9 is a lens having a rod-shaped outer shape, and has a circular lens portion 2 made of a diffractive optical element on an end surface, and the outer diameter is configured to be the same as the outer diameter of the optical fiber. , Can be placed in the V-groove.
[0072]
Hereinafter, an example of a one-channel optical module using a microlens having the same configuration as the microlens 12 will be briefly described with reference to FIGS. FIG. 10 is a top view showing the configuration of the optical module 101 according to the sixth embodiment of the present invention. The optical module 101 includes one component in the optical module 100 of the first embodiment, and performs optical coupling using a pair of microlenses 12a and 12b instead of the microlens arrays 120a and 120b. An isolator 141 is inserted between the microlenses 12a and 12b. The micro lenses 12 a and 12 b are collimating lenses having the same configuration as the micro lens 12. In the optical module 101, as shown in FIG. 10, an LD 112, a microlens 12a, an isolator 141, a microlens 12b, and an optical fiber 132 are arranged in this order on a silicon platform 18 having a V groove 192 to constitute a light source module. .
[0073]
Also in the present embodiment, the microlenses 12a and 12b and the optical fiber 132 are positioned and placed on the V-groove 192, thereby realizing highly accurate passive alignment. In addition, an isolator is inserted between the microlenses, thereby forming an extremely compact light source module. Conventionally, in such an isolator, it is common to connect the isolator module again to the optical fiber emitted from the light source module. On the other hand, according to the present embodiment, not only the optical module as a whole can be realized in a compact manner, but also there is no need to arrange an isolator device outside the optical module, so that a practical effect is great.
[0074]
FIG. 11 is a top view showing the configuration of the optical module 201 according to the seventh embodiment of the present invention. The optical module 201 has a configuration in which each component is one in the optical module 200 of the second embodiment, and optical coupling is performed using a pair of microlenses 22a and 22b instead of the microlens arrays 220a and 220b. Have. The micro lenses 22 a and 22 b are collimating lenses having the same configuration as the micro lens 12. In the optical module 201, as shown in FIG. 11, the optical fiber 23a, the micro lens 22a, the isolator 241, the micro lens 22b, and the optical fiber 23b are arranged in this order on the silicon platform 28 having the V grooves 29a and 29b. Is configured.
[0075]
Also in the present embodiment, the microlenses 22a and 22b and the optical fibers 23a and 23b are positioned and placed on the V grooves 29a and 29b, thereby realizing highly accurate passive alignment. In addition, an optical functional element having a cross-sectional area of several mm square, represented by an isolator, is arranged between a pair of microlenses having a function of converting the output from the optical fiber into substantially parallel light, thereby achieving compactness. The optical function module can be realized.
[0076]
FIG. 12 is a top view showing the configuration of the optical module 301 according to the eighth embodiment of the present invention. The optical module 301 includes one component in the optical module 300 of the third embodiment, and performs optical coupling using a pair of microlenses 32a and 32b instead of the microlens arrays 320a and 320b. Have. The microlenses 32a and 32b are collimating lenses having lens portions that are off-axis and having the same configuration as the microlens 12 except for the lens portion. In the optical module 301, as shown in FIG. 12, an optical fiber 23a, a micro lens 32a, an isolator 341, a micro lens 32b, and an optical fiber 23b are arranged in this order on a silicon platform 38 having V grooves 39a and 39b. Is configured.
[0077]
Also in the present embodiment, the microlenses 32a and 32b and the optical fibers 23a and 23b are positioned and placed on the V grooves 39a and 39b, thereby realizing highly accurate passive alignment. In this embodiment, the microlenses 32a and 32b are configured to be off-axis, and substantially collimated light is obliquely incident on the incident / exit surface of the isolator 341 with a certain angle. As a result, in addition to the effect of the seventh embodiment, the reflected light on the lens surface and the entrance / exit surface of the isolator can be prevented from returning to the optical fiber side, and the reflected return light amount in the optical functional module can be reduced. Have.
[0078]
FIG. 13 is a top view showing the configuration of the optical module 401 according to the ninth embodiment of the present invention. The optical module 401 has the same configuration as that of the optical module 400 of the fourth embodiment, and performs optical coupling using microlenses 42a, 42b, and 42c instead of the microlens arrays 420a, 420b, and 420c. Have The micro lenses 42a, 42b, and 42c are collimating lenses having the same configuration as the micro lens 12. In the optical module 401, as shown in FIG. 13, an optical fiber 43a, a micro lens 42a, a beam splitter 451, a micro lens 42b, and an optical fiber 43b are arranged in this order on a silicon platform 48 having V grooves 49a, 49b, 49c. The optical fiber 43c and the microlens 42c are arranged in this order from the front toward the beam splitter 451 in the vertical direction to constitute an optical multiplexing / demultiplexing module.
[0079]
Also in the present embodiment, the microlenses 42a, 42b, 42c and the optical fibers 43a, 43b, 43c are positioned and mounted on the V grooves 49a, 49b, 49c, thereby realizing highly accurate passive alignment. In addition, a beam splitter having a size of several mm square can be mounted on a silicon V-groove substrate together with required optical fibers and collimating lens groups, and a compact optical multiplexing / demultiplexing module can be easily realized. .
[0080]
FIG. 14 is a top view showing the configuration of the optical module 501 according to the tenth embodiment of the present invention. The optical module 501 has a configuration in which each component is one in the optical module 500 of the fifth embodiment, and optical coupling is performed using the microlenses 22a and 22b instead of the microlens arrays 520a and 520b. Alternatively, in the optical module 201 according to the seventh embodiment, the optical functional element disposed between the microlenses is removed, and the WDM filter 561 having wavelength selectivity is added to the incident-side microlens 22a. You can also.
[0081]
In the optical module 501, as shown in FIG. 14, the microlens 22a, the microlens 22b, and the optical fiber 23b provided with the optical fiber 23a, the WDM filter 561 are positioned and placed on the V-grooves 29a and 29b in this order for high accuracy. In addition to realizing passive alignment, a compact optical module with an add / drop function is realized.
[0082]
As mentioned above, although preferred embodiment concerning this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to.
[0083]
For example, the number of components and the number of channels of each member in the multi-channel optical module are not limited to the above example, and can be arbitrarily determined. Further, the shape of each part of the microlens array and the shape of the microlens are not limited to the above example, and various shapes are conceivable. For example, the lens portion is not limited to a circle and can be formed in a desired shape. Furthermore, the cross-sectional shape of the groove used for positioning and mounting the surface-mounted member is not limited to the V-shape in the above example, and for example, a substantially trapezoidal shape, a substantially semicircular shape, a substantially rectangular shape, or a substantially square shape. You may comprise so that it may be any one.
[0084]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical module that is compactly configured using a lens member capable of passive alignment with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view showing a configuration of an optical module according to a first embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a configuration of a microlens array used in the optical module of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged perspective view of the optical module in FIG. 1;
FIG. 4 is a top view showing a configuration of an optical module according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a top view showing a configuration of an optical module according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a top view showing a configuration of an optical module according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a top view showing a configuration of an optical module according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a microlens.
FIG. 9 is a perspective view showing a configuration of a microlens.
FIG. 10 is a top view showing a configuration of an optical module according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a top view showing a configuration of an optical module according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a top view showing a configuration of an optical module according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a top view showing a configuration of an optical module according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a top view showing a configuration of an optical module according to a tenth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
2 Lens part
3 Edge
4 Handling Department
5 Overhang
6 Top surface
7 side
10,12 Micro lens
100 optical module
110 Light source array
112 LD
120a, 120b micro lens array
130 Optical fiber group
132 optical fiber
190 V groove group
192 V groove
198 Silicon Platform
240 Isolator
450 beam splitter

Claims

A groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning;
An optical fiber group composed of a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in the groove group;
Either a light source group consisting of a plurality of light sources arranged in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group or a light receiver group consisting of a plurality of light receivers arranged in parallel at the same pitch as the pitch of the optical fiber group Either
A plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and a part of a substantially cylindrical shape centering on the optical axis of the lens portion form a substantially bowl shape, A projecting portion formed so that the outer diameter of the shape is the same as the outer diameter of the optical fiber to be optically coupled, and is positioned and placed in the groove group by the projecting portion. A lens array;
An optical module comprising:

A groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning;
A pair of optical fibers composed of a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in the groove group;
A plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and a part of a substantially cylindrical shape centering on the optical axis of the lens portion form a substantially bowl shape, A projecting portion formed so that an outer diameter dimension of the shape is the same as the outer diameter of the optical fiber to be optically coupled, and the projecting portion between the pair of optical fibers is formed by the projecting portion. A pair of microlens arrays positioned and mounted in the groove group;
An optical functional element disposed between the pair of microlens arrays;
An optical module comprising:

The optical module according to claim 2, wherein the optical system of the pair of microlens arrays is configured as an off-axis type, and the traveling direction of light with respect to the incident / exit end face of the optical functional element is inclined.

The optical module according to claim 2, wherein the optical functional element is one of an isolator, a deflector, a wave plate, and a filter.

A beam splitter,
Three groove groups each having a plurality of grooves for surface mounting positioning, which are arranged in three directions serving as optical paths of the beam splitter;
Three optical fiber groups consisting of a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in each of the three groove groups;
A plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and a part of a substantially cylindrical shape centering on the optical axis of the lens portion form a substantially bowl shape, A projecting portion formed so that the outer diameter of the shape is the same as the outer diameter of the optical fiber to be optically coupled, and the beam splitter and the three optical fiber groups are formed by the projecting portion. Three microlens arrays positioned and mounted in each of the three groove groups between them,
An optical module comprising:

A groove group composed of a plurality of grooves formed for surface mounting positioning;
A pair of optical fibers composed of a plurality of optical fibers positioned and mounted in parallel at a predetermined pitch in the groove group;
A plurality of lens portions formed in a row at the same pitch as the pitch of the optical fiber group, and a part of a substantially cylindrical shape centering on the optical axis of the lens portion form a substantially bowl shape, A projecting portion formed so that an outer diameter dimension of the shape is the same as the outer diameter of the optical fiber to be optically coupled, and the projecting portion between the pair of optical fibers is formed by the projecting portion. A pair of microlens arrays positioned and mounted in the groove group;
A filter having wavelength selectivity provided in at least one of the pair of microlens arrays;
An optical module comprising:

The optical module according to claim 1, wherein the microlens array is made of a silicon crystal substrate, and the lens part is made of a diffractive optical element.