JP4265470B2 - 波長多重光伝送モジュール及びその調芯方法 - Google Patents

Description

本発明は、波長の異なる複数のレーザ光を合波して送信し、或いは合波して送信された波長多重レーザ光を分波して受信する波長多重光伝送モジュール及びその調芯方法に関するものである。

より多くの情報を送受信するために、波長の異なる複数のレーザ光を合波して送受信する技術がある。この技術は、図５に示すように、波長の異なる複数のレーザ光を合波して送信する波長多重光送信モジュール５１と、波長多重光送信モジュール５１に光ファイバ５２を介して接続され送信されたレーザ光を波長ごとに分波して受信する波長多重光受信モジュール５３とで光信号を送受信するようになっている。

波長多重光送信モジュール５１は、図５及び図６に示すように、波長の異なるレーザ光を出射する４つの発光素子５４と、これら発光素子５４が接続される回路基板５５と、それぞれの発光素子５４から出射されたレーザ光を合波する光合波器５６とを備えて構成されている。光合波器５６には、複数の導波路５７が形成されており、発光素子５４側で４つに分かれている導波路５７が一つに結合するようになっている。

上述の回路基板５５と導波路５７とは互いに平行に配置されており、発光素子５４もその光軸が導波路５７の光軸と平行になるようにそれぞれ配置されている。

波長多重光受信モジュール５３は、図５に示すように、波長多重光送信モジュール５１からのレーザ光を分波する光分波器５８と、この光分波器５８で分波されたレーザ光をそれぞれ受光する４つの受光素子５９と、これら受光素子５９が接続される回路基板（図示せず）とを備えて構成されている。光分波器５８にも、レーザ光を分波するための導波路（図示せず）が複数形成されている。

上述の図示しない回路基板と導波路とは互いに平行に配置されており、受光素子５９もその光軸が導波路の芯と平行になるようにそれぞれ配置されている。

ところで、上述の発光素子５４（受光素子５９）は、内部のＬＤチップ（ＰＤチップ）がケーシングに対して位置ズレしている場合があるので、個別に光軸を、導波路５７（図示しない導波路）の端部の芯と合わせる必要がある。

そこで、従来は、図６に示すように、各発光素子５４（受光素子５９）の本体を把持する調芯チャック６１を用いて、各発光素子５４（受光素子５９）自身を挟み込んで支持しながら移動させて一つずつ調芯するようになっていた。

特開平７−１８１３５０号公報

しかしながら、上述の調芯方法では、各発光素子５４（受光素子５９）を調芯チャック６１で把持して調芯するため、隣接する発光素子５４（受光素子５９）間の距離をそれぞれ確保しなければならず、波長多重光伝送モジュールの幅が大きくなってしまう原因となっていた。

また、発光素子５４（受光素子５９）が、その光軸が回路基板５５（図示しない回路基板）と平行になるように設けられているので、発光素子５４（受光素子５９）から延びるリード６２を９０°屈曲させて、回路基板５５（図示しない回路基板）に接続するリードフォーミングを行う必要があり、多くの作業手間と時間を要するといった問題もあった。

そこで本発明は、上記問題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、モジュールの小型化が達成できると共に、容易に製造できる波長多重光伝送モジュール及びその調芯方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本願発明は、回路基板と、上記回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子とを備えた波長多重光伝送モジュールにおいて、
上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記複数の発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上に、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するためのミラー部材をそれぞれ設け、
上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、
上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、
上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ上記保持部よりも幅及び厚さが小さく形成された変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯する波長多重光伝送モジュールである。

また、上記ミラー部が、ガラスまたはシリコンからなる平板状の基板にアルミまたは金の金属を蒸着して形成されたものが好ましい。

さらに、本願発明は、回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子の各コアの光軸と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸とを調芯する波長多重光伝送モジュールの調芯方法において、上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上にミラー部材をそれぞれ設け、上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ上記保持部よりも幅及び厚さが小さく形成された変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、上記ミラー部材の上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するようにした波長多重光伝送モジュールの調芯方法である。

そして、上記ミラー部材は、その幅方向両側から把持する調芯チャック或いは背面を吸着して把持する調芯チャックによって傾斜される波長多重光伝送モジュールの調芯方法が好ましい。

本発明によれば、波長多重光伝送モジュールの小型化が達成できると共に、容易に製造できるといった優れた効果を発揮する。

図１は、本発明に係る波長多重光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した平面図、図２は本発明に係る波長多重光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した側面図、図３はミラー部材を示した側面図、図４はミラー部材を示した底面図である。

なお、本実施の形態では、波長多重光伝送モジュールとして、波長の異なる複数のレーザ光を合波して送信する波長多重光送信モジュールを例に挙げて説明する。

図１及び図２に示すように、かかる波長多重光伝送モジュール１は、回路基板２と、これに平行な複数のコア（導波路３）を有する導波路素子と、回路基板２に取り付けられた発光素子（Ｃａｎ−ＬＤ：レーザ・ダイオード）５とを備えている。

導波路３は、光合波器６に複数列形成されている。具体的には、導波路３は、発光素子５側から４列形成され、互いに結合されて一つにまとまるようになっている。導波路３が形成された光合波器６は、ベース７上に載置されており、ベース７の下面には回路基板２が取り付けられ、光合波器６と回路基板２とが互いに平行になるように配置されている。ベース７の回路基板２が取り付けられた部分は、薄板状に形成されている。

回路基板２の端部上には、光軸が回路基板２に対して交差するように複数の発光素子５（波長多重光受信モジュールの場合には受光素子）が配置されている。本実施の形態では、４つの発光素子５が、ベース７の薄板部を介して回路基板２の端部に対して垂直に固定されている。隣接する発光素子５同士は、端部同士が略接触する距離で配置されており、発光素子５は、一列に整列されている。回路基板２には、発光素子５を作動させるＬＤドライバ等の電子部品（図示せず）が装着されている。

発光素子５の上方で、その光軸上には、その光軸と導波路３の光軸（導波路素子の光軸）とを調芯するためのミラー部材８が設けられている。ミラー部材８は、図３及び図４に示すように、光を反射させるミラー部９と、このミラー部９を可動支持すべく塑性変形する可動支持部１０と、この可動支持部１０を固定する固定台１１とを有している。

固定台１１は、導波路３の発光素子５側端部上方に配置され、光合波器６の幅方向に延びて形成されている。固定台１１は、その両端（光合波器６の幅方向両端）が、光合波器６に固定されて、導波路３上に架け渡されている。

可動支持部１０は、各発光素子５毎にそれぞれ設けられている。可動支持部１０は、固定台１１に固定される保持部１２と、保持部１２の先端に設けられ保持部１２よりも幅及び厚さが小さく形成された変形部１３と、変形部１３の先端に設けられミラー部９が設けられるミラー固定部１４とで形成されている。保持部１２、変形部１３及びミラー固定部１４は鉄或いはアルミ等の同一の金属で一体的に形成されている。ここで変形部１３は、鉄やアルミ等の金属で幅及び厚さが小さく形成されているので、塑性変形可能である。

ミラー部９は、ミラー固定部１４の下面に、ガラス或いはシリコン等からなる平板状の基板１５を接着剤等で貼り付け、その基板１５に、アルミ或いは金等の金属を蒸着して形成されている。ミラー部９は、発光素子５の出射光束よりも若干大きければよく、例えば、１ｍｍ四方の正方形に形成されている。

ミラー部９は、発光素子５の光軸に対して略４５°傾斜して配置されており、後述する調芯チャック（図１及び図２参照）１６でその傾斜角度を３次元的に調整することで、発光素子５の光軸と導波路３の光軸とを調芯する。

調芯チャック１６は、図１及び図２に示すように、ミラー部材８のミラー固定部１４をその両側から把持する一対の把持爪１７を有している。把持爪１７は、近接離反可能に設けられており、互いに近接してミラー固定部１４を掴んで把持する。

そして、ミラー固定部１４を把持した状態で、導波路３の他端に光パワーメータを設置して、発光素子５から光を出射し、光パワーメータの検出値を見ながら、その検出値が最大になるように調芯チャック１６を３次元的に回動することで調芯して変形部１３を塑性変形させる。その後、把持爪１７を離反させて、ミラー固定部１４の把持を解除する。これで、ミラー部９が調芯された状態で固定される。

なお、調芯チャック１６は、把持爪１７でミラー固定部１４を狭持するものに限られるものではなく、ミラー固定部１４の上側背面に吸着するエアーチャックであってもよい。

上記構成の波長多重光伝送モジュール及びその調芯方法によれば、発光素子５を回路基板２に対して垂直に取り付けているので、発光素子５の後方に延びるリード（図示せず）を曲げる必要がなく、リードフォーミングを行わなくてよいので、発光素子５の取付作業の手間及び時間を短縮することができ、波長多重光伝送モジュールの製造が容易にできるようになる。

さらに、発光素子５が、ベース７の薄板部を介して、広い面積で回路基板２に接触するので、放熱性を高めることができる。

また、発光素子５の上方に、発光素子５よりも個々の幅が小さいミラー部材８を設けて、調芯チャック１６で、ミラー部材８の傾斜角度を調整するようにしたので、従来のように、発光素子５４間に調芯チャックの挿入スペースを設ける必要がない。よって、隣接する発光素子５間の間隔を発光素子５同士が略接触するまで小さくできる。従って、発光素子５を最小の幅で配列でき、波長多重光伝送モジュールの小型化が達成できる。

なお、上記実施の形態では、ミラー部９は塑性変形する変形部１３によって支持されているが、これに限られるものではない。例えば、自在継手等を介してミラー部９を支持する等、３次元的に移動して固定される構成であればよい。

なお、上記実施の形態では、発光素子５を備えた波長多重光送信モジュールを例に挙げて説明したが、受光素子を備えた波長多重光受信モジュールにも適用できるのは勿論である。

本発明に係る波長多重光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した平面図である。 本発明に係る波長多重光伝送モジュールの好適な実施の形態を示した側面図である。 ミラー部材を示した側面図である。 ミラー部材を示した底面図である。 波長多重光送信モジュールと波長多重光受信モジュールの概略説明図である。 従来の波長多重光送信モジュールの平面図である。

符号の説明

１ 波長多重光送信モジュール
２ 回路基板
３ 導波路
５ 発光素子
８ ミラー部材
９ ミラー部
１０ 可動支持部
１１ 固定台
１５ 基板
１６ 調芯チャック

Claims (6)

1. 回路基板と、上記回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子とを備えた波長多重光伝送モジュールにおいて、
   上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記複数の発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上に、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するためのミラー部材をそれぞれ設け、
   上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、
   上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、
   上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ上記保持部よりも幅及び厚さが小さく形成された変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯することを特徴とする波長多重光伝送モジュール。
2. 上記ミラー部が、ガラスまたはシリコンからなる平板状の基板にアルミまたは金の金属を蒸着して形成された請求項１記載の波長多重光伝送モジュール。
3. 回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子の各コアの光軸と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸とを調芯する波長多重光伝送モジュールの調芯方法において、
   上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上にミラー部材をそれぞれ設け、
   上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ上記保持部よりも幅及び厚さが小さく形成された変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、
   上記ミラー部材の上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するようにしたことを特徴とする波長多重光伝送モジュールの調芯方法。
4. 上記ミラー部材は、その幅方向両側から把持する調芯チャック或いは背面を吸着して把持する調芯チャックによって傾斜角度を３次元的に調整される請求項３記載の波長多重光伝送モジュールの調芯方法。
5. 回路基板と、上記回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子とを備えた波長多重光伝送モジュールにおいて、
   上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記複数の発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上に、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するためのミラー部材をそれぞれ設け、
   上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、
   上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、
   上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ３次元的に回動して塑性変形可能な変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯することを特徴とする波長多重光伝送モジュール。
6. 回路基板に平行な複数のコアが結合して一つのコアとなる導波路を有する導波路素子の各コアの光軸と、上記回路基板に取り付けられた波長の異なる複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸とを調芯する波長多重光伝送モジュールの調芯方法において、
   上記回路基板上に、光軸が上記回路基板に対して交差するように上記発光素子または受光素子を配置し、上記複数の発光素子または受光素子の各発光素子または各受光素子の光軸上にミラー部材をそれぞれ設け、
   上記ミラー部材は固定台と可動支持部からなり、上記固定台は上記導波路素子の上記複数の発光素子または受光素子側端部に配置されて固定され、上記可動支持部は上記固定台に固定される保持部と、上記保持部の先端に設けられ３次元的に回動して塑性変形可能な変形部と、上記変形部の先端に設けられたミラー固定部と、上記ミラー固定部に固定された光を反射させるミラー部とからなり、
   上記ミラー部材の上記変形部を変形することにより上記ミラー部の傾斜角度を３次元的に調整することで、上記各発光素子または各受光素子の光軸と上記導波路素子の各コアの光軸とを調芯するようにしたことを特徴とする波長多重光伝送モジュールの調芯方法。

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