JP4012537B2 - Optical module and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
この発明は光通信等の分野において光の分波や合波等に用いられる光モジュールに関する。 The present invention relates to an optical module used for optical demultiplexing and multiplexing in the field of optical communication and the like.
図8はこの種の光モジュールの従来構成例として、特許文献1に記載されている光合波分波器を示したものであり、この例では光合波分波器110は互いに対向して設けられた第1光学系(第1コリメータ)120及び第2光学系(第2コリメータ)130と、波長選択フィルタ140と、第1光学系120及び第2光学系130を保持する円筒状の外側保持具150とを備えている。
第1光学系120は光ファイバ121,122と、これら光ファイバ121,122を保持する円柱状のファイバ保持具123と、円柱状をなすロッドレンズ124と、ファイバ保持具123及びロッドレンズ124を保持する円筒状の内側保持具125とを備えており、光ファイバ121,122はファイバ保持具123に挿通保持され、それらの端面がファイバ保持具123の傾斜面123cと同一平面をなすように配置されている。ファイバ保持具123及びロッドレンズ124は接着剤127により内側保持具125の内面に固定されている。
FIG. 8 shows an optical multiplexer / demultiplexer described in
The first
第2光学系130は光ファイバ132と、光ファイバ132を保持するファイバ保持具123と、ロッドレンズ124と、ファイバ保持具123及びロッドレンズ124を保持する内側保持具125とを備えており、光ファイバ132が1本である点を除いて第1光学系120と同様の構成とされている。
波長選択フィルタ140は第1光学系120のロッドレンズ124の端面に配置されている。図8中、142は波長選択フィルタ140をロッドレンズ124に接合するための接着剤を示す。
The second
The
波長選択フィルタ140が配置された第1光学系120と第2光学系130とは接着剤152により外側保持具150の内面に固定されており、これにより光合波分波器110が構成される。
上記のような構成を有する光合波分波器110を用いて例えば光の分波を行う場合には波長多重信号(波長多重光)が光ファイバ121よりこの光合波分波器110に入力される。
光ファイバ121から入力された光はロッドレンズ124で平行光とされて波長選択フィルタ140に導かれ、特定の波長の光は波長選択フィルタ140を透過し、第2光学系130のロッドレンズ124で集光されて光ファイバ132に導かれる。一方、波長選択フィルタ140に導かれた光のうち、他の波長の光は波長選択フィルタ140により反射され、この反射光はロッドレンズ124で集光されて光ファイバ122に導かれ、このようにして光の分波が行われる。
The first
For example, when optical demultiplexing is performed using the optical multiplexer /
Light input from the
上記のように機能する光合波分波器110においては、例えば第1光学系120において光ファイバ121から入力された光が光ファイバ122に低損失で結合するようにファイバ保持具123と波長選択フィルタ140が配置されたロッドレンズ124との3軸(X,Y及びZ軸)方向の調芯(アライメント)が行われ、調芯後、これらが内側保持具125に例えば紫外線硬化型接着剤を使用して接着固定される。
同様に、第2光学系130のファイバ保持具123とロッドレンズ124も調芯後、紫外線硬化型接着剤を使用して内側保持具125に接着固定される。さらに、第1光学系120の光ファイバ121から入力され、波長選択フィルタ140を透過してきた光が第2光学系130に入射され、低損失で光ファイバ132に結合するように第1光学系120と第2光学系130との調芯が行われ、調芯後、これらが外側保持具150に紫外線硬化型接着剤を使用して接着固定される。
In the optical multiplexer /
Similarly, the
即ち、調芯した状態でその調芯状態をくずさないでその場で接着固定するために、速効性のある紫外線硬化型接着剤が調芯後の固定に使用されており、そのため内側保持具125や外側保持具150は紫外線を透過することができるガラス材によって形成されている。
上述したように、図8に示した従来の構造では第1光学系120及び第2光学系130におけるファイバ保持具123及びロッドレンズ124の内側保持具125への接着固定はファイバ保持具123及びロッドレンズ124の各外周面と内側保持具125の内周面とを接着するものとなっており、同様に第1光学系120及び第2光学系130の外側保持具150への接着固定もそれら第1、第2光学系120,130の各内側保持具125の外周面と外側保持具150の内周面とを接着するものとなっている。このことにより、以下のような問題が発生する。
As described above, in the conventional structure shown in FIG. 8, the
即ち、ファイバ保持具123及びロッドレンズ124の外周面と内側保持具125の内周面との隙間及び内側保持具125の外周面と外側保持具150の内周面との隙間は調芯作業を行うためにその調整範囲を確保する必要があることから比較的大きな隙間が設けられている。
一方、紫外線硬化型接着剤も含め、一般に接着剤は硬化すると収縮する性質があるため、例えば図9にファイバ保持具123と内側保持具125の関係について例示したように、調芯後、隙間に片寄りがあると、ファイバ保持具123は矢印128で示したように接着層の厚い方へ引っ張られ、よってファイバ保持具123が移動して調芯位置からずれてしまうといった問題が生じる。実際にエポキシ樹脂系の接着剤の硬化収縮率は4%近くあり、このような接着剤の硬化収縮による影響は大きく、無視できない。
That is, the gap between the outer peripheral surface of the
On the other hand, since adhesives generally shrink when cured, including UV curable adhesives, for example, the relationship between the
また、例えば接着領域が広くなると、ファイバ保持具123やロッドレンズ124の周囲に均一に、かつ気泡もなく接着剤を塗布することは極めて困難となり、このように接着層が不均一になったり、気泡が入ったりすると、接着剤が硬化収縮する際のファイバ保持具123やロッドレンズ124に作用する応力が不均一になり、それによりたとえ調芯後の隙間に片寄りがなく、均一であったとしても調芯位置からずれてしまうといったことが生じうる。
図10は光ファイバ121,122を保持したファイバ保持具123がロッドレンズ124に対して調芯された位置から径方向(X,Y方向)にずれた場合の、光ファイバ121から入力された光の光ファイバ122への結合損失(反射結合損失)を示したものであり、図10よりX,Y方向にわずか1μmずれただけで0.7dB近くの損失が生じることがわかる。通信用のこの種の光モジュール(光合波分波器)においては一般にこのような結合損失は0.6dB程度が許容値(要求値)であって、このような位置ずれの発生は致命的な問題となる。
In addition, for example, when the bonding area is widened, it becomes extremely difficult to apply the adhesive uniformly around the
FIG. 10 shows the light input from the
加えて、接着剤は一般に熱膨張係数が大きいので、接着層が厚くなる従来の接着方法では結合損失の温度依存性が大となり、その分性能への影響が大となり、温度安定性に劣るものとなる。
この発明の目的はこのような問題に鑑み、調芯後の接着固定に起因する性能劣化を抑制でき、かつ温度安定性も優れた光モジュールを提供することにある。
In addition, adhesives generally have a large coefficient of thermal expansion, so the conventional bonding method that thickens the adhesive layer increases the temperature dependence of the coupling loss, which has a large effect on performance and is inferior in temperature stability. It becomes.
In view of such a problem, an object of the present invention is to provide an optical module that can suppress performance deterioration due to adhesive fixation after alignment and has excellent temperature stability.
請求項1の発明によれば、2本の光ファイバの端末が互いに平行に配置され、その一方の光ファイバの端面から出射した光がレンズを透過して光フィルタに入射され、その光フィルタで反射された反射光が再び上記レンズを透過して他方の光ファイバの端面に入射する光学系を少なくとも具備する光モジュールにおいて、上記端末はそれらの光軸と中心軸が平行とされた円柱形状の光ファイバ保持器に挿入保持され、その光ファイバ保持器が、その光ファイバ保持器を挿入して軸方向に位置調整可能な円筒体のスリーブに挿入され、軸方向に位置合わせされて、互いに対接する面が接着固定され、上記レンズと光フィルタとがホルダに収容固定され、上記ホルダは上記スリーブの端面が突き当てられ、スリーブをその軸に対して垂直方向に位置調整可能な平面を有し、上記スリーブとホルダとが上記垂直方向に位置合わせされて、互いの当接面が接着固定されているものとされる。 According to the first aspect of the invention, the ends of the two optical fibers are arranged in parallel to each other, and the light emitted from the end face of one of the optical fibers is transmitted through the lens and incident on the optical filter. In the optical module having at least an optical system in which the reflected light reflected again passes through the lens and enters the end face of the other optical fiber, the terminal has a cylindrical shape whose optical axis and the central axis are parallel to each other. Inserted and held in an optical fiber holder , the optical fiber holder is inserted into a cylindrical sleeve that can be axially adjusted by inserting the optical fiber holder, aligned in the axial direction, and paired with each other. The contact surface is bonded and fixed, and the lens and the optical filter are received and fixed in the holder. The holder is abutted against the end surface of the sleeve, and the sleeve is positioned in a direction perpendicular to its axis. Having an adjustable plane, and the sleeve and the holder is aligned with the vertical direction, it is intended to contact face each other are adhered and fixed.
請求項2の発明では請求項1の発明において、上記スリーブとホルダは少なくとも一方が光を透過する材料で構成され、それらの上記接着固定に光硬化型接着剤が使用されているものとされる。
In the invention of
この発明によれば、スリーブを備え、光ファイバ保持器とスリーブとが軸方向に位置合わせされて接着固定され、そのスリーブの端面がレンズと光フィルタを保持したホルダに突き当てられ、上記軸と垂直方向に位置合わせされて互いの当接面が接着固定される構造となっているため、調芯後の接着固定における接着剤の硬化収縮に起因する調芯性能劣化を抑制でき、また温度安定性も優れた光モジュールを得ることができる。 According to this invention, the sleeve is provided, the optical fiber holder and the sleeve are aligned and fixed in the axial direction, and the end surface of the sleeve is abutted against the holder holding the lens and the optical filter. Due to the structure in which the contact surfaces are bonded and fixed in the vertical direction, alignment performance deterioration due to adhesive curing and shrinkage in adhesive fixing after alignment can be suppressed, and temperature stability An optical module with excellent properties can be obtained.
この発明の実施形態を図面を参照して実施例により説明する。
図1はこの発明による光モジュールの一実施例を示したものであり、この例では光モジュールは図8に示した従来の光合波分波器と同様の機能を有するものとされ、つまり光の分波や合波に用いられるものとなっている。
2本の光ファイバ11,12はその被覆が除去された端末が光ファイバ保持器13に挿入保持されている。光ファイバ保持器13は円柱形状をなし、その中心部には2つの細孔13aが中心軸と平行に形成されており、光ファイバ11,12の端末はこれら細孔13aに挿入されて互いに平行に配置され、それらの光軸は光ファイバ保持器13の中心軸と平行とされている。細孔13aの光ファイバ11,12が挿入される側には光ファイバ11,12を挿入しやすいように誘い込み用のテーパ13bが設けられている。光ファイバ11,12は光ファイバ保持器13に接着剤等を使用して固定されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an embodiment of an optical module according to the present invention. In this example, the optical module has the same function as the conventional optical multiplexer / demultiplexer shown in FIG. It is used for demultiplexing and multiplexing.
The ends of the two
光ファイバ保持器13に保持された光ファイバ11,12の端面(先端面)は光ファイバ保持器13の端面13cと同一面に位置されており、図1では詳細図示を省略しているが、この端面13cには反射減衰量を抑えるために一般に斜め研磨が施され、さらに反射損失を抑えるために研磨面に反射防止膜が一般に成膜形成される。
光ファイバ11,12を保持した光ファイバ保持器13は円筒体であるスリーブ14に挿入され、軸方向(Z方向)に位置合わせされて、互いに対接する面が接着固定されている。
The end faces (tip faces) of the
The
ホルダ15は円柱状とされてその軸心には両端面15a,15bからそれぞれ凹部15c,15dが互いに連通して形成されており、一方の凹部15cに球体をなすレンズ16が収容固定され、他方の凹部15dに光フィルタ17が収容固定されている。なお、凹部15cの底面は単なる通し穴でもよいが、レンズ16を位置決めできるよう、さら穴形状としてもよい。光フィルタ17はガラス等の透明基板の一面にフィルタ膜17aが成膜形成されてなるもので、フィルタ膜17aが内面側とされて、つまりレンズ16と対向されて収容されている。これらレンズ16及び光フィルタ17のホルダ15への固定は例えば接着剤を使用して行われる。
The
レンズ16及び光フィルタ17を保持したホルダ15はそのレンズ16が位置する側の端面15aがスリーブ14の端面14aと当接され、面内方向(X,Y方向)に位置合わせされて、互いの当接面が接着固定されている。
一方、ホルダ15の他方の端面15bには円板状をなすホルダ18が接着固定されて配置され、このホルダ18には球体をなすレンズ19が取り付けられている。ホルダ18にはその中心に貫通孔18aが形成され、さらにホルダ15と当接する面18bと反対側の面18cには貫通孔18aが形成されており、これにレンズ19が位置決めされて接着固定されている。なおこの貫通孔18aは単なる通し穴でもよいが、図に示すようにこれを拡径してなるさら穴状の凹部18dを形成してもよい。
The
On the other hand, a disk-shaped
ホルダ18の面18cには円筒体のスリーブ20がその端面20aが突き当てられて接着固定され、このスリーブ20に光ファイバ保持器21が挿入されて接着固定されている。光ファイバ保持器21は光ファイバ保持器13と同様、円柱形状をなし、テーパ21bを備えた細孔21aを有するものとされる。この細孔21aには光ファイバ22の被覆が除去された端末が挿入保持され、その光軸は光ファイバ保持器21の中心軸と平行とされている。光ファイバ22は光ファイバ保持器21に接着剤等を使用して固定されている。
光ファイバ22の端面が位置する光ファイバ保持器21の端面21cは詳細図示を省略しているが、光ファイバ保持器13の端面13cと同様、一般に斜め研磨が施され、さらに反射防止膜が成膜形成される。
A
The
なお、ホルダ15とホルダ18及びホルダ18とスリーブ20とはそれぞれ当接する面内方向(X,Y方向)に位置合わせされて接着固定され、またスリーブ20と光ファイバ保持器21とは軸方向(Z方向)に位置合わせされて接着固定される。
上記のように互いに接着一体化されてなる各部はこの例では円筒状をなすカバー23に収納されている。図1中、24は充填物を示す。
上記のような構成とされた光モジュールにおいては、例えば光ファイバ11の端面から出射した光はレンズ16を透過して光フィルタ17に入射され、光フィルタ17で反射された反射光が再びレンズ16を透過して光ファイバ12の端面に入射するものとなっており、一方光フィルタ17を透過した透過光はレンズ19を透過して光ファイバ22の端面に入射するものとなっている。
The
Each part formed by bonding and integration as described above is housed in a
In the optical module configured as described above, for example, light emitted from the end face of the
次に、このような構成を有する光モジュールの各部の位置決め固定方法について順を追って詳細に説明する。
(1)光ファイバ11,12が光ファイバ保持器13に保持されてなるファイバAssy 1Aがスリーブ14に挿入され、レンズ16及び光フィルタ17がホルダ15に収容固定されてなるレンズAssy 1Bと共に調芯装置にセットされる。レンズAssy 1Bは調芯装置に固定され、一方ファイバAssy 1AはレンズAssy 1Bの真上に配置され、X,Y,Zの3軸方向に移動可能なアームに取り付けられる。この状態でファイバAssy 1Aが挿入されているスリーブ14はその端面14aが自由落下状態でホルダ15の端面15aに接している。光ファイバ11には光源より光が入射され、光ファイバ12には光モニタ用の光パワーメータが接続される。
Next, a method for positioning and fixing each part of the optical module having such a configuration will be described in detail.
(1) A fiber Assy 1A in which the
(2)調芯装置のアームを動かし、光パワーメータの指示が最大となるようにファイバAssy 1Aの位置を調整する。光パワーメータの指示が最大となったところでスリーブ14と光ファイバ保持器13とが接着剤で固定される。接着固定方法には以下の(a)〜(d)に示すように各種の方法があり、いずれかの方法が使用される。
(a)紫外線硬化型接着剤で固定する方法
(b)熱硬化併用タイプの紫外線硬化型接着剤を使用し、紫外線で硬化させた後、アームから取り外し、熱硬化させる方法
(c)例えば瞬間接着剤などの速効性の接着剤を使用し、固定する方法
(d)上記(a)〜(c)のいずれかの方法で接着した後、さらに、アームから取り外した状態で、より接着強度及び耐久性のある例えば熱硬化型のエポキシ接着剤を接着面の外周の両部材の境界の部位に適用し硬化させて固定を補強する方法
ここで特に上記(d)の方法は、紫外線硬化型や速効性の接着剤が仮固定の用途に適した接着剤であり、接着強度や高温高湿環境での耐久性という点では優れないことに鑑みて、好適な方法である。
(2) Move the arm of the alignment device and adjust the position of the fiber Assy 1A so that the instruction of the optical power meter is maximized. When the instruction from the optical power meter reaches the maximum, the
(A) A method of fixing with an ultraviolet curable adhesive (b) A method of using an ultraviolet curable adhesive of a thermosetting combination type, curing with ultraviolet rays, removing from the arm and thermally curing (c) For example, instant bonding (D) After bonding by any of the above methods (a) to (c) and further removing from the arm, the bonding strength and durability are further improved. A method of reinforcing the fixation by applying a thermosetting epoxy adhesive, for example, to the boundary part between the two members on the outer periphery of the bonding surface. In view of the fact that the adhesive is an adhesive suitable for temporary fixing and is not excellent in terms of adhesive strength and durability in a high-temperature and high-humidity environment, it is a suitable method.
(3)スリーブ14が接着固定されたファイバAssy 1Aをホルダ15の対向する端面15aに突き当て、再調芯した後、接着剤で固定する。スリーブ14の端面14aに接着剤を塗布するタイミングは再調芯の前または再調芯し、その後ファイバAssy 1AをZ方向に引き上げて接着剤を塗布し、再々調芯(微調)する方法がある。接着は調芯状態で調芯装置から取り外すことなく、接着剤を硬化させることが条件となるため、速効性の接着剤が使用され、その方法として上記と同様、(a)〜(d)のいずれかの方法が使用される。
(3) The fiber Assy 1A to which the
以上により、ファイバAssy 1Aとスリーブ14とレンズAssy 1Bとよりなる光学Assy 1の位置決め固定(調芯固定)が完了する。図2はこのようにして作製された光学Assy 1を示したものであり、図中、25はスリーブ14とホルダ15とを接着している接着剤を示す。なお、これ以外の接着剤の図示は省略している。
光ファイバ22が光ファイバ保持器21に保持されてなるファイバAssy 2Aとスリーブ20とレンズ19がホルダ18に固定されてなるレンズAssy 2Bとよりなる光学Assy 2の調芯固定も上述した光学Assy 1の調芯固定と同様に行うことができる。この光学Assy 2の調芯固定においては、光源として実際にその光学Assy 2と光モジュールを組み上げる相手側の光学Assy 1を利用する方法と、その他例えば上述した光学Assy 1と同じ特性のものを調芯のための治具(設備)として用意する方法がある。この相手側の光学Assy 1を3軸方向に移動可能なアームに取り付けて固定しておくかまたは上述の調芯治具が調芯装置に固定され、レンズAssy 2Bはその光学Assy 1上または調芯治具上に位置決め搭載される。光ファイバ22には光モニタ用の光パワーメータが接続され、相手側の光学Assy 1または調芯治具から光を出射させることにより調芯固定が上記(1)〜(3)と同様にして行われる。但しここで上記相手側の光学Assy 1を光源に利用する場合には、その光学Assy 1を取り付けて固定するアームとファイバAssy 2Aを取り付けて位置を調整するアームとの、あわせて2台のアームを利用することになる。
As described above, the positioning and fixing (alignment fixing) of the
The alignment of the
光学Assy 1と光学Assy 2の調芯固定は以下のようにして行われる。
即ち、上記相手側の光学Assy 1を利用した場合には、そのままのセッティングで継続して光ファイバ11に光源より光を入射し、光学Assy 1または光学Assy 2のいずれかのアームを動かして調整することができる。上述の調芯治具を用いた場合には、光学Assy 2が調芯装置に固定され、光ファイバ22に光モニタ用の光パワーメータが接続される。光学Assy 1は光学Assy 2の真上に配置され、X,Y,Zの3軸方向に移動可能なアームに取り付けられる。光ファイバ11には光源より光が入射される。
The alignment fixing of the
That is, when the other party
アームを動かし、光パワーメータの指示が最大となるように光学Assy 1の位置が調整される。光パワーメータの指示が最大となったところでホルダ15とホルダ18の対向面に接着剤が塗布され、固定される。接着固定方法は前記(a)〜(d)のいずれかの方法が使用され、このようにして光学Assy 1と光学Assy 2の調芯固定が行われる。
最後に、前述したようにこれら調芯固定された光学Assy 1と光学Assy 2がカバー23に収納され、光学Assy 1,2とカバー23との隙間に光ファイバ11,12,22を保護すべく、シリコーン樹脂などの充填物24が必要に応じ充填される。なお、カバー23は光ファイバ11,12及び22のそれぞれ光ファイバ保持器13及び21における付根部分より長くした方が好ましく、これにより各光ファイバ11,12,22の付根での折れが生じにくいものとなり、また光ファイバ保持器13,21が接触等による外力を受けにくいものとなる。
The arm is moved, and the position of the
Finally, as described above, the optically assembled
なお、上記各部の接着において、接着固定方法(a),(b)の紫外線硬化型接着剤を使用する方法を用いる場合は接着される両部材の少なくとも一方を紫外線を透過する材料で形成する必要がある。この例では紫外線硬化型接着剤を用いるものとし、光ファイバ保持器13、スリーブ14、ホルダ18及び光ファイバ保持器21を紫外線を透過するガラス製とし、ホルダ15及びスリーブ20はステンレス製とした。
また、例えばスリーブ14とホルダ15との接着、スリーブ20とホルダ18との接着及びホルダ15とホルダ18との接着においては(d)の接着固定方法を用いるのが好ましく、つまり軸(Z軸)に垂直な面で構成される両部材の接着面(当接面)を紫外線硬化型接着剤等で接着した後、その接着面の外周の両部材の境界部分に熱硬化型接着剤を盛り付けて硬化させ、機械的強度の補強を行うことが望ましい。
In addition, in the case of using the method of using the adhesive fixing method (a) or (b) for bonding each part, it is necessary to form at least one of both members to be bonded with a material that transmits ultraviolet rays. There is. In this example, an ultraviolet curable adhesive is used, the
Further, for example, in the bonding between the
図3は上記のようにして構成された光モジュールの光線図を示したものであり、この例では光ファイバ11から光が入力された状態を示しており、図中、31は入力光、32は反射光、33は透過光を示す。
光ファイバ11の端面から出射された入力光(波長多重光)31はレンズ16で平行光とされて光フィルタ17に入射され、特定の波長の光は光フィルタ17を透過する。透過光33はレンズ19で集光されて光ファイバ22の端面に入射する。一方、光フィルタ17に入射された光のうち、他の波長の光は光フィルタ17で反射され、反射光32はレンズ16で集光されて光ファイバ12の端面に入射する。このようにして光の分波が行われる。
FIG. 3 shows a light ray diagram of the optical module configured as described above. In this example, light is input from the
Input light (wavelength multiplexed light) 31 emitted from the end face of the
なお、光ファイバ保持器13の端面13cとレンズ16の中心との距離L1及びレンズ16の中心と光フィルタ17のフィルタ面(フィルタ膜17a)との距離L2は共にレンズ16の焦点距離と同じ長さに設定されており、またレンズ19の中心と光ファイバ保持器21の端面21cとの距離L4はレンズ19の焦点距離と同じ長さに設定されている。
ところで、例えばレンズ16とレンズ19とが同じ特性のものであるとすると、透過光33を低損失で光ファイバ22に結合するためには、レンズ16の円周上のa,bの位置と、レンズ19の円周上のc,dの位置がそれぞれ光軸34,35に対して同じ位置(同じ角度位置)である必要がある。
The distance L1 between the
By the way, for example, if the
ここで、レンズ16の焦点距離と同じ長さに設定されているL2と、光フィルタ17のフィルタ面とレンズ19の中心との距離L3は光フィルタ17の基板の厚さやホルダ18の厚さ等のために現実的には同じにできず、寸法上の制約等でどうしてもL3の方が長くなってしまう。
そこで、レンズ16の光軸34とレンズ19の光軸35とを図3中に示したように距離L5だけずらしてやる必要がある。そうすることによりレンズ19上のc,dの位置と、レンズ16上のa,bの位置とをそれぞれの光軸34,35に対して同じ位置にすることができ、光ファイバ22への低損失結合が実現できる。この場合、光ファイバ12の光軸34からの位置と、光ファイバ22の光軸35からの位置は基本的に同じとなる。
Here, L2 set to the same length as the focal length of the
Therefore, it is necessary to shift the
以上説明した光モジュールによれば、光ファイバ11,12を保持した光ファイバ保持器13と、レンズ16及び光フィルタ17が固定されたホルダ15との調芯固定において、スリーブ14を使用するものとなっており、光ファイバ保持器13をスリーブ14に挿入し、軸方向(Z方向)の位置決めをして接着固定し、その軸に対して垂直方向に位置調整可能な平面(端面15a)を有するホルダ15にスリーブ14の端面を突き当てて、面内方向(X,Y方向)の位置決めをし、それらホルダ15とスリーブ14の互いの当接面を接着固定することにより、光ファイバ保持器13とホルダ15との3軸方向の調芯及び固定が行われるものとなっている。
According to the optical module described above, the
スリーブ14とホルダ15との間に存在する接着剤25(図2参照)は接着固定時のスリーブ14・ホルダ15間の適切な圧接力によりその厚さを10μm程度に抑えることができ、この場合の接着剤25の収縮はほとんどZ方向に作用するため、接着剤の硬化収縮によるX,Y方向の位置ずれはほとんど発生しないものとなる。なお、光ファイバ保持器13とスリーブ14との接着固定時にそれらが径方向(X,Y方向)にずれたとしても、そのずれはスリーブ14とホルダ15との調芯時に調整(補正)されるため、問題はない。
The thickness of the adhesive 25 (see FIG. 2) existing between the
一方、図4は光ファイバ11,12を保持した光ファイバ保持器13がレンズ16に対して調芯された位置からZ方向にずれた場合の、光ファイバ11から入力された光の光ファイバ12への反射結合損失を示したものであり、1μmずれても損失は0.0014dBと極めてわずかであり、実質的に無視できる範囲である。
以上よりこの例によれば調芯後の接着固定に起因する結合効率の劣化はほとんど発生しないものとなる。
また、接着剤の熱膨張係数は種類にもよるが、例えばエポキシ樹脂系の接着剤では典型的には100ppm/℃程度であり、上記のように接着層の厚さを10μmとし、室温からの温度変化を例えば最大50℃とすると、接着層厚さの変化分は0.05μmとなる。この変化量はZ方向の位置ずれとなるが、上記で説明したとおり、性能への影響は無視でき、よって温度安定性においても優れた光モジュールを得ることができる。
On the other hand, FIG. 4 shows an
As described above, according to this example, the deterioration of the coupling efficiency due to the adhesive fixing after the alignment hardly occurs.
Further, although the thermal expansion coefficient of the adhesive depends on the type, for example, an epoxy resin adhesive is typically about 100 ppm / ° C., and the thickness of the adhesive layer is 10 μm as described above, If the temperature change is, for example, 50 ° C. at maximum, the change in the adhesive layer thickness is 0.05 μm. Although this change amount is a positional shift in the Z direction, as described above, the influence on the performance can be ignored, and thus an optical module excellent in temperature stability can be obtained.
なお、スリーブ14とホルダ15の接着固定について述べたが、スリーブ20とホルダ18の接着固定及びホルダ15とホルダ18の接着固定についても同様である。
図1に示した構成の光モジュールでは光学Assy 2の調芯固定において、光源としての調芯治具(光学Assy 1に相当するもの)を必要とするものとなっており、この場合、調芯治具の精度がそのまま光学Assy 2の調芯精度となるため、調芯治具は高精度のものが必要となり、また定期的なキャリブレーションやメンテナンスが必要となる。
Although the adhesive fixing between the
The optical module having the configuration shown in FIG. 1 requires an alignment jig (corresponding to the optical Assy 1) as a light source in alignment fixing of the
図5に示した光モジュールはこの問題を解消できるようにしたものであり、この例では図1に示した光モジュールにおける光学Assy 2に調芯用の光ファイバ26が追加されたものとなっている。
調芯用の光ファイバ26は光ファイバ保持器13に保持された光ファイバ11,12と実質的に同じ寸法で光ファイバ22と平行に光ファイバ保持器27に保持されており、即ち光ファイバ22,26及び光ファイバ保持器27で構成されたファイバAssy 2A′はファイバAssy 1Aと同じものとされる。
The optical module shown in FIG. 5 can solve this problem. In this example, an
The alignment
ファイバAssy 2A′とスリーブ20とレンズAssy 2Bとよりなる光学Assy 2′の調芯固定は前述した光学Assy 1の調芯固定と同様に行うことができる。この光学Assy 2′の調芯固定においては光ファイバ26に光源より光が入射され、光ファイバ22に光モニタ用の光パワーメータが接続される。なお、レンズAssy 2Bはこの例では調芯装置に図6に示したような反射板28を下敷きにしてその上に密着して固定される。
図6は光ファイバ26に調芯用の光を入射し、光学Assy 2′を調芯する場合の光線図を示したものであり、図中、41は入射光、42は反射光を示す。なお、レンズ19の中心と反射板28の反射面との距離L6及びレンズ19の中心と光ファイバ保持器27の端面27cとの距離L7はレンズ19の焦点距離と同じ長さに設定されている。
The alignment fixing of the
FIG. 6 is a light ray diagram in the case where the alignment light is incident on the
上記のような光学Assy 2′を具備する光モジュールによれば光学Assy 2′の調芯が図1の光モジュールと比べて極めて容易となる。なお、ダミーの反射板28はホルダ18の面18bに単純に密着して使われるため、精度上の問題は発生しない。調芯用の光は光ファイバ22に入射し、光ファイバ26でモニタするようにしても同様の調芯を行うことができる。
調芯用の光ファイバ26は調芯固定終了後は不要となる。切断除去するか、あるいはそのまま残すかは用途に応じ決定される。なお、切断する場合は切断端面から戻り光が生じないように端末処理をする必要がある。
According to the optical module including the optical Assy 2 'as described above, the alignment of the optical Assy 2' is extremely easy as compared with the optical module of FIG. The
The aligning
図7はこの発明による光モジュールの他の実施例として、光の一部をモニタするTAP−PD(モニタモジュール)の構成を示したものであり、図1と対応する部分には同一符号を付している。図中、29は受光器であって、この例では光ファイバ11からの光はレンズ16で平行光とされて光フィルタ17に入射し、光の一部が光フィルタ17を透過して受光器29で検出されるものとなっている。この例においても光学Assy 1の調芯
固定において、前述した接着固定方法(1)〜(3)を適用できる。
なお、上述した実施例ではレンズ16,19はボールレンズとして図示しているが、これに限らず、光ファイバからの光を平行光としたり、平行光を光ファイバに集光する機能を有するものであればよく、GRINレンズ、非球面レンズ、半球レンズ、ロッドレンズあるいはGIファイバなどを用いることもできる。
FIG. 7 shows the configuration of a TAP-PD (monitor module) for monitoring a part of light as another embodiment of the optical module according to the present invention. is doing. In the figure, reference numeral 29 denotes a light receiver. In this example, light from the
In the above-described embodiments, the
また、レンズ16と19とは用途によっては特性が異なってもよいが、一般に光ファイバへの開口角を同一とするため、同一特性(同一焦点距離)のものとした方がよい。さらに、レンズ16と19とは例えばボールレンズの場合、同じ材料で同じ径のものを使用すると、光モジュールとしてより優れた特性が得られる。
Further, the
Claims (6)
上記端末はそれらの光軸と中心軸が平行とされた円柱形状の光ファイバ保持器に挿入保持され、
その光ファイバ保持器が、その光ファイバ保持器を挿入して軸方向に位置調整可能な円筒体のスリーブに挿入され、軸方向に位置合わせされて、互いに対接する面が接着固定され、
上記レンズと光フィルタとがホルダに収容固定され、
上記ホルダは上記スリーブの端面が突き当てられ、スリーブをその軸に対して垂直方向に位置調整可能な平面を有し、上記スリーブとホルダとが上記垂直方向に位置合わせされて、互いの当接面が接着固定されていることを特徴とする光モジュール。 The ends of the two optical fibers are arranged in parallel to each other, the light emitted from the end face of one of the optical fibers is transmitted through the lens and incident on the optical filter, and the reflected light reflected by the optical filter is again the lens. An optical module comprising at least an optical system that passes through and enters the end face of the other optical fiber,
The terminal is inserted and held in a cylindrical optical fiber holder whose optical axis and central axis are parallel,
The optical fiber retainer is inserted into a cylindrical sleeve that can be axially adjusted by inserting the optical fiber retainer, aligned in the axial direction, and the surfaces facing each other are bonded and fixed,
The lens and the optical filter are accommodated and fixed in the holder,
The holder end surface of the sleeve abuts, has a position adjustable plane perpendicular to the sleeve with respect to its axis, and the sleeve and the holder is to match the position in the vertical direction, those of each other An optical module characterized in that a contact surface is fixed by adhesion.
上記スリーブとホルダは少なくとも一方が光を透過する材料で構成され、それらの上記接着固定に光硬化型接着剤が使用されていることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 1,
An optical module, wherein at least one of the sleeve and the holder is made of a material that transmits light, and a photo-curing adhesive is used for the adhesive fixing of the sleeve and the holder.
上記光硬化型接着剤が使用されて接着固定された上記スリーブとホルダの接着面の外周の両部材の境界の部位に、上記光硬化型接着剤よりも接着強度の高い接着剤が適用され固定が補強されていることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 2,
Adhesive with higher adhesive strength than that of the photo-curable adhesive is applied and fixed to the boundary between both members on the outer periphery of the adhesive surface of the sleeve and the holder, which is fixed by using the photo-curable adhesive. An optical module characterized by being reinforced.
上記光フィルタの、上記2本の光ファイバの端末が配置される側とは反対側には、上記フィルタを透過した透過光がもう一つのレンズを透過してもう一つの光ファイバの端面に入射する光学系をさらに具備し、 On the side of the optical filter opposite to the side where the ends of the two optical fibers are arranged, the transmitted light that has passed through the filter passes through another lens and enters the end face of the other optical fiber. Further comprising an optical system,
上記もう一つの光ファイバの端末は、さらに別の調芯用の光ファイバの端末と互いに平行に配置されて、それら端末がそれらの光軸と中心軸が平行とされた円柱形状のもう一つの光ファイバ保持器に挿入保持され、 The other end of the optical fiber is arranged in parallel with another end of the optical fiber for alignment, and the other end of the cylindrical shape whose optical axis and the central axis are parallel to each other is arranged. Inserted and held in an optical fiber holder,
そのもう一つの光ファイバ保持器が、そのもう一つの光ファイバ保持器を挿入して軸方向に位置調整可能な円筒体のもう一つのスリーブに挿入され、軸方向に位置合わせされて、互いに対接する面が接着固定され、 The other fiber optic retainer is inserted into another sleeve of the cylindrical body that is axially adjustable by inserting the other fiber optic retainer and is axially aligned and paired with each other. The contact surface is adhesively fixed,
上記もう一つのレンズはもう一つのホルダに取り付けられ、 The other lens is attached to another holder,
上記もう一つのホルダは、上記ホルダの、上記スリーブが突き当てられる平面と反対側の面に接着固定されると共に、その上記ホルダが接着固定される面の反対側に、上記もう一つのスリーブの端面が突き当てられ、そのスリーブをその軸に対して垂直方向に位置調整可能な平面を有し、上記もう一つのスリーブともう一つのホルダとが上記垂直方向に位置合わせされて、互いの当接面が接着固定されていることを特徴とする光モジュール。 The other holder is bonded and fixed to the surface of the holder opposite to the plane against which the sleeve is abutted, and the other sleeve is fixed to the opposite side of the surface to which the holder is bonded and fixed. The end face is abutted, and the sleeve has a plane that can be vertically adjusted with respect to the axis, and the other sleeve and the other holder are aligned in the vertical direction so that they contact each other. An optical module characterized in that a contact surface is fixed by adhesion.
上記2本の光ファイバの端末を保持した上記光ファイバ保持器を上記スリーブに挿入して、上記レンズと上記光フィルタとを収容固定した上記ホルダの真上に配置し、上記スリーブの上記端面が自由落下状態で上記ホルダの上記平面に接するようにして、上記2本の光ファイバの一方に光源より光を入射し、他方に光モニタ用の光パワーメータを接続して、その光パワーメータの指示が最大となる上記光ファイバ保持器の位置で上記スリーブと上記光ファイバ保持器とを互いに接着剤で固定する工程と、 The optical fiber holder holding the ends of the two optical fibers is inserted into the sleeve, and is disposed immediately above the holder that accommodates and fixes the lens and the optical filter, and the end surface of the sleeve is In the free fall state, the light from the light source is incident on one of the two optical fibers so as to be in contact with the plane of the holder, and an optical power meter for optical monitoring is connected to the other. Fixing the sleeve and the optical fiber holder together with an adhesive at the position of the optical fiber holder where the indication is maximized;
上記互いに接着剤で固定されたスリーブと光ファイバ保持器とを、上記ホルダの上記平面に突き当て、再調芯した後、上記スリーブと上記ホルダとを互いに接着剤で固定する工程とを含むことを特徴とする光モジュールの作製方法。 A step of abutting the sleeve and the optical fiber holder fixed to each other with the adhesive against the flat surface of the holder and realigning, and then fixing the sleeve and the holder to each other with an adhesive. An optical module manufacturing method characterized by the above.
上記もう一つの光ファイバの端末と上記調芯用の光ファイバの端末を保持した上記もう一つの光ファイバ保持器を上記もう一つのスリーブに挿入して、反射板を下敷きにしてその上に密着して固定した上記もう一つのレンズを取り付けた上記もう一つのホルダの真上に配置し、上記もう一つのスリーブの上記端面が自由落下状態で上記もう一つのホルダの上記平面に接するようにして、上記もう一つの光ファイバと上記調芯用の光ファイバの何れか一方に光源より光を入射し、他方に光モニタ用の光パワーメータを接続して、その光パワーメータの指示が最大となる上記もう一つの光ファイバ保持器の位置で、上記もう一つのスリーブと上記もう一つの光ファイバ保持器とを互いに接着剤で固定する工程を含むことを特徴とする光モジュールの作製方法。 The other optical fiber holder holding the other optical fiber end and the alignment optical fiber end is inserted into the other sleeve, and a reflective plate is placed underneath so as to adhere to the sleeve. The other lens is fixed immediately above the other holder, and the end surface of the other sleeve is in a free-falling state so as to be in contact with the plane of the other holder. The light from the light source is incident on one of the other optical fiber and the alignment optical fiber, and an optical power meter for optical monitoring is connected to the other. An optical module comprising the step of fixing the other sleeve and the other optical fiber holder to each other at the position of the another optical fiber holder. Manufacturing method.
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