JP4513470B2

JP4513470B2 - 光路調整素子、光路調整方法、光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法

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Publication number: JP4513470B2
Application number: JP2004262616A
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Inventors: 浩三藤井
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
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Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2024-09-09
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Description

この発明は、光路調整素子、当該光路調整素子を用いた光路調整方法、当該光路調整素子を備えた光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法に関するものである。

一般に、光機能素子を用いた光素子集積モジュールは、入出力端子に光ファイバを備える構成であっても、その光素子集積モジュール内部については、コリメータレンズなどを用いた空間結合を用いて形成されている（例えば、非特許文献１参照）。ここで、光機能素子は、例えば、プリズム、光合分波器、反射器などである。また、光素子集積モジュールは、例えば、光スイッチ、波長フィルタ、偏波コントローラ、光遅延器などである。

空間結合を用いた光素子集積モジュールの製造には、光路調整工程が必須であり、この光路調整工程での調整の優劣が、その光素子集積モジュールの挿入損失を決定する大きな要因となる。

光路調整は、例えば、入力端子である入力側の光ファイバに対して光を入力して、出力端子である出力側の光ファイバから出力する光の強度をモニタしながら、当該光の強度が最大強度となるように、各光機能素子の位置決めを行った後、各光機能素子の支持体への固定を行うのが一般的である。
山田弘美、尾関幸宏、山形俊和、長井清：１９９９年電子情報通信学会通信ソサイエティ大会予稿集２２７ページ

しかしながら、上述の従来例の光素子集積モジュールでは、各光機能素子に対して、例えば、最初に、中間段の光機能素子の位置決めを行う。その後、中間段から初段に向かって、順に位置決めを行い、さらに、中間段から最終段に向かって、順に位置決めを行う。このように、各光機能素子の位置決めを順次に行う場合、それぞれの位置決めを、出力側の光の強度が最大強度となるようにモニタしながら、１つずつ行わなければならないため、その光路調整工程は時間がかかる。また、光機能素子の位置決めを行った後、ＹＡＧレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う。しかしながら、素子固定などの際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれてしまい、これに起因して挿入損失の増大を引き起こすおそれがある。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、光路調整工程の簡略化を図れる光路調整素子、及び当該光路調整素子を用いた光路調整方法を提供することにある。

さらに、この光路調整素子を用いることで光路調整の高精度化が図れる光素子集積モジュール及び光素子集積モジュールの製造方法を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明の光路調整素子は、入射光が伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路に変換する、光路調整素子であって、第１反射面上に第１反射点が設定された第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定された第２反射器とを備えている。第１反射器は、第１反射面が第１反射点を中心に回転可能に設けられており、第２反射器は、第２反射面が第２反射点を中心に回転可能に設けられている。光路調整素子を入射光路及び出射光路間に配設させたとき、第１反射点が入射光路上に位置し、かつ、第２反射点が出射光路上に位置するように配置されている。ここで、第１反射器及び第２反射器のいずれか一方又は双方が、平面状の反射面を備える半球体ミラーとミラー保持具とを備え、半球体ミラーは、ミラー保持具が備える半球体ミラーと同一の大きさの半球状の凹型溝に嵌め込むように固定され、及び、半球体ミラーの回転中心と前記反射面に設定された反射点とが一致する。

また、この発明の光路調整方法は、以下の過程を備えている。先ず、第１反射面上に第１反射点が設定され、及び第１反射面が第１反射点を中心に回転可能に設けられている第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定され、及び第２反射面が第２反射点を中心に回転可能に設けられている第２反射器とを備える光路調整素子を、第１反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、第２反射点が、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する。次に、入射光路を経て第１反射面上の第１反射点に第１の光を入力しながら、第１反射面を、第１反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第１反射面での第１の光の反射光を、第２反射面上の第２反射点に到達させる。次に、出射光路を経て第２反射面上の第２反射点に第２の光を入力しながら、第２反射面を、第２反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第２反射面での第２の光の反射光を、第１反射面上の第１反射点に到達させる。

また、この発明の光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を備え、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とに、それぞれ上述の光路調整素子を備えている。

さらに、この発明の光素子集積モジュールの製造方法は、支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を固定する工程と、入力側光ファイバ及び光機能素子の間と、出力側光ファイバ及び光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程とを備えている。

この光路調整を行う工程は、以下の過程を含んでいる。先ず、第１反射面上に第１反射点が設定され、及び第１反射面が第１反射点を中心に回転可能に設けられている第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定され、及び第２反射面が第２反射点を中心に回転可能に設けられている第２反射器とを備える光路調整素子を、第１反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、第２反射点が、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する。次に、入射光路を経て第１反射面上の第１反射点に第１の光を入力しながら、第１反射面を、第１反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第１反射面での第１の光の反射光を、第２反射面上の第２反射点に到達させる。次に、出射光路を経て第２反射面上の第２反射点に第２の光を入力しながら、第２反射面を、第２反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、当該回転により、第２反射面での第２の光の反射光を、第１反射面上の第１反射点に到達させる。

この発明の光路調整素子は、第１反射面が第１反射点を中心に回転可能な第１反射器と、第２反射面が第２反射点を中心に回転可能な第２反射器とを備えている。第１反射面を回転させることで、入射光路を経て伝播してきた光が第１反射点及び第２反射点間を結ぶ内部光路を伝播するように調整し、第２反射面を回転させることで、出射光路を経て伝播してきた光が上述の内部光路を伝播するように調整する。このように調整することで、光路調整素子への入射光が伝播する入射光路から、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと、光路を変換することができる。従って、入出力端子として設けられている光ファイバと光機能素子の間、又は光機能素子間の光路の光軸が一致しない場合でも、光路調整素子によって、光素子集積モジュール内部の結合効率を最適化することができる。

第１反射面が第１反射点を中心に回転可能な第１反射器と、第２反射面が第２反射点を中心に回転可能な第２反射器とを備える光路調整素子を用いた光路調整方法によれば、第１反射面を回転させることで、入射光路を経て伝播してきた光が第１反射点及び第２反射点間を結ぶ内部光路を伝播するように調整し、第２反射面を回転させることで、出射光路を経て伝播してきた光が上述の内部光路を伝播するように調整する。この結果、光路調整素子への入射光が伝播する入射光路から、出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと、光路を容易に変換することができる。また、光路の変換が容易になるので、光素子集積モジュールの製造時に、各光機能素子に対して必要な光路調整の時間を省略でき、光素子集積モジュールの製造時間を大幅に短縮することが可能となる。

この光路調整素子を備える光素子集積モジュールによれば、入出力端子として備えられる光ファイバと光機能素子との間、及び、光素子集積モジュール内に備えられる隣接する２つの光機能素子間で、光路が異なっている場合でも、光素子集積モジュール内部で、上述の光路調整素子を用いた光路調整方法により、光路を変換することができる。従って、光素子集積モジュール内部の結合効率を、容易に最適化することができ、このことにより、光素子集積モジュールの挿入損失を低減することができる。また、光路調整素子が回転可能な反射面を備えているので、光路調整素子及び各光機能素子を支持体に固定した後でも光路調整ができる。従って、光路調整の高精度化が図れるとともに、光素子集積モジュールの歩留まり向上も期待できる。

この光素子集積モジュールの製造方法によれば、必要な光機能素子を支持体に実装した後に、光路調整を行う。このため、各素子を固定する際には、厳密な光路調整が不要であり、モジュール組立時間を短縮することができる。また、各素子を固定するために行う、ＹＡＧレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれた場合にも、各素子の固定後に光路調整を行うので、光路調整の高精度化が図れるとともに、歩留まり向上も期待できる。

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ、及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成の組成（材質）および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施の形態に限定されない。なお、断面を示すハッチングなどは、一部分省略してある。

（光素子集積モジュール）
図１を参照して、この発明の光素子集積モジュールの構成例を説明する。図１は、光素子集積モジュールの構成例を説明するための概略図である。

光素子集積モジュールは、支持体１０に、入力端子として入力側光ファイバ１１を備え、及び、出力端子として出力側光ファイバ１３を備えている。光素子集積モジュールは、さらに、支持体１０に、例えば、プリズム、光合分波器、反射器、電界吸収型光変調器（ＥＡＭ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＭｏｄｕｌａｔｏｒ）その他の光機能素子１５を備えている。図１は、一例として、１つの光機能素子を備える光素子集積モジュールを示しているが、光素子集積モジュールは、設定に応じて光機能素子を２以上備える構成でも良い。また、入力端子及び出力端子についても、設定に応じて２以上の入力側光ファイバ又は２以上の出力側光ファイバを備える構成も可能である。

入力側光ファイバ１１と光機能素子１５との間に、光路調整素子として入力側光路調整素子１００ａが設けられ、及び、出力側光ファイバ１３と光機能素子１５との間に光路調整素子として出力側光路調整素子１００ｂが設けられている。入力側光路調整素子１００ａと、入力側光ファイバ１１及び光機能素子１５のそれぞれとの間には、第１入力側コリメータレンズ３１及び第２入力側コリメータレンズ３３がそれぞれ設けられている。また、出力側光路調整素子１００ｂと、出力側光ファイバ１３及び光機能素子１５のそれぞれとの間には、第１出力側コリメータレンズ３５及び第２出力側コリメータレンズ３７がそれぞれ設けられている。ここで、入力側光ファイバ１１、出力側光ファイバ１３、光機能素子１５、及び各コリメータレンズ３１、３３、３５及び３７は、任意好適な公知のものを用いれば良く、ここではその説明を省略する。なお、第１及び第２入力側コリメータレンズ３１及び３３と、第１及び第２出力側コリメータレンズ３５及び３７は、入力側光ファイバ１１、出力側光ファイバ１３及び光機能素子１５と一体に構成されても良い。

入力側光ファイバ１１の出力側から第１入力側コリメータレンズ３１を経て入力側光路調整素子１００ａへの光路を第１光路２００ａとする。入力側光路調整素子１００ａから、第２入力側コリメータレンズ３３を経て光機能素子１５の入力側への光路を第２光路２００ｂとする。光機能素子１５の出力側から、第２出力側コリメータレンズ３７を経て出力側光路調整素子１００ｂの入力側への光路を第３光路２００ｃとする。さらに、出力側光路調整素子１００ｂの出力側から、第１出力側コリメータレンズ３５を経て、出力側光ファイバ１３の入力側への光路を第４光路２００ｄとする。

光路調整素子の詳細については後述するが、当該光路調整素子は、この光路調整素子への入射光が伝播する入射光路を、光路調整素子からの出射光が伝播しかつ入射光路とは異なる出射光路へと変換することができる光学部品である。

図１に示す光素子集積モジュールの構成では、入力側光路調整素子１００ａは、入射光路である第１光路２００ａを、出射光路である第２光路２００ｂに変換する機能を果たす。また、出力側光路調整素子１００ｂは、入射光路である第３光路２００ｃを、出射光路である第４光路２００ｄに変換する機能を果たす。

光素子集積モジュールは、以下の工程で製造される。

先ず、入力側光ファイバ１１、出力側光ファイバ１３及び光機能素子１５の光学部品を、支持体１０に光路調整を行わない状態で固定する。支持体１０は、例えば四角い箱型に形成してあり、これに外部から光学部品を着脱自在に収容できる構造としてあるのが好ましい。この構成例では、この箱体の底板を定盤として、この定盤の、所要光学部品を取り付ける面を光学レベルの基準面としてある。次に、第１入力側コリメータレンズ３１を、入力側光ファイバ１１と光路調整を行った状態で支持体１０に固定する。一方、第１出力側コリメータレンズ３５を、出力側光ファイバ１３と光路調整を行った状態で支持体１０に固定する。さらに、第２入力側コリメータレンズ３３及び第２出力側コリメータレンズ３７を、光機能素子１５と光路調整を行った状態で支持体１０に固定する。尚、例えば、第１入力側コリメータレンズ３１を、入力側光ファイバ１１と光路調整を行って得られた最適光路調整の状態で、入力側光ファイバ１１と結合させて固定し、入力側光ファイバ１１と第１入力側コリメータレンズ３１とを一体型構成として、支持体１０に固定しても良い。同様に、第１出力側コリメータレンズ３５を出力側光ファイバ１３と一体型構成とし、第２入力側コリメータレンズ３３及び第２出力側コリメータレンズ３７を光機能素子１５と一体型構成として、それぞれ、支持体１０に固定しても良い。このように最適光路調整済みの状態で、入力側光ファイバ１１、出力側光ファイバ１３及び光機能素子１５を支持体１０に固定すると、最も結合効率の良い光路が決まる。

図１に示す光素子集積モジュールの構成では、入力側光ファイバ１１から、出力側光ファイバ１３に至る光の光路は、第１光路２００ａ、第２光路２００ｂ、第３光路２００ｃ及び第４光路２００ｄを通る光路とするのが最も結合効率の良い光路となる。以下では、入力側光ファイバ１１及び第１入力側コリメータレンズ３１を一体型とし、出力側光ファイバ１３及び第１出力側コリメータレンズ３５を一体型とし、さらに、光機能素子１５、第２入力側コリメータレンズ３３及び第２出力側コリメータレンズ３７を一体型とした構成について説明する。従って、以下の説明では、個々のコリメータレンズについての説明は省略して、それぞれ入力側光ファイバ１１、光機能素子１５及び出力側光ファイバで代表して説明する。

次に、入力側光ファイバ１１と光機能素子１５との間に光路調整素子として、入力側光路調整素子１００ａを固定し、及び、出力側光ファイバ１３と光機能素子１５との間に光路調整素子として、出力側光路調整素子１００ｂを固定する。光路調整素子は、反射面が回転可能であって、光路に対する反射面の傾きを調整できる、２つの反射器を備えている。この２つの反射器の反射面を回転させることで、設定に応じた光路の変換を行う。光路調整素子、及びこの光路調整素子を用いた光路調整方法の詳細については後述する。

この光素子集積モジュールは、入力側光ファイバ１１と光機能素子１５との間に、入力側光路調整素子１００ａを備えて、及び、光機能素子１５と出力側光ファイバ１３との間に、出力側光路調整素子１００ｂを備えているので、光素子集積モジュール内部で予め設定されている光路に応じた光路変換を行うことができる。ここでは、入力側光路調整素子１００ａを用いて入射光の伝播経路を第１光路２００ａから第２光路２００ｂに変換すると共に、出力側光路調整素子１００ｂを用いて出射光の伝播経路を第３光路２００ｃから第４光路２００ｄに変換する。この結果、光素子集積モジュールの入力側光ファイバに入力された光は、光素子集積モジュール内の最も結合効率の良い光路を経て、光素子集積モジュールの出力側光ファイバから出力されるように、調整できる。

この発明の光素子集積モジュールを製造する際には、必要な光機能素子を支持体に実装した後に、光路調整を行う。このため、各素子を固定する際には、厳密な光路調整が不要であるため、モジュール組立時間を短縮することができる。また、各素子を固定するために行う、ＹＡＧレーザによる溶接や、接着剤による素子固定などを行う際に光路調整済みの光機能素子の位置がずれた場合にも、各素子の固定後に光路調整を行うので、歩留まり向上が期待できる。

（光路調整素子）
次に、図２を参照して、光路調整素子の一実施例について説明する。図２（Ａ）は上から見た概略的な平面図であり、図２（Ｂ）は斜視図である。

光路調整素子１００は、反射器支持台１５０上に、水平位置及び垂直位置を調整可能な第１反射器１０１と第２反射器１０３の２つの反射器を備えている。この水平位置及び垂直位置の調整機構は、従来公知の任意好適な手法で構成することができる。

第１反射器１０１の第１反射面１０５及び第２反射器１０３の第２反射面１０７は、互いに対向するように備えられている。尚、第１及び第２反射器は、反射面が平面の平面反射鏡とする。ここで、対向するとは、一方の反射器に入射した光の、その反射器の反射面での反射光が、他方の反射器へ入射する関係で配置されていることを意味する。第１及び第２反射面１０５及び１０７は、当該反射面内にある回転軸を中心として回転する。これら第１及び第２反射器１０１及び１０３が備える第１及び第２反射面１０５及び１０７の回転機構は、従来周知の任意好適な手法で構成することができる。これら第１及び第２反射器１０１及び１０３の一軸回転によって、それぞれの反射器への入射光の光路に対する反射面の傾きを調整できる。

ここで、第１反射器１０１への入射光の入射点を、反射面１０５内の回転中心、ここでは回転軸１１１上に第１反射点１１２、として設定する。このように第１反射点を設定しておけば、第１反射器１０１への入射光の光路に対する第１反射面１０５の傾きを調整できる。一軸回転の場合には、この傾きは入射角に相当する。同様に、第２反射器１０３への入射光の入射点を、第２反射面１０７内の回転中心、ここでは回転軸１１３上に第２反射点１１４、として設定する。このように第２反射点１１４を設定しておけば、第２反射器１０３への入射光の光路に対する第２反射面１０７の傾きを調整できる。第２反射器１０３も一軸回転であるため、この傾きは入射角に相当する。

第１反射器１０１及び第２反射器１０３のそれぞれの反射面１０５及び１０７を、対応する回転軸１１１及び１１３を中心軸として回転させることで、光路に対するそれぞれの反射面の角度を調節する。反射面の角度を調節することにより、光路調整素子に対する入射光路である第１光路２００ａを伝播してきた光を、光路調整素子からの出射光路である第２光路２００ｂを伝播するように変換できる。この第１反射器１０１及び第２反射器１０３の光路に対する反射面の角度を調節する方法については後述する。ここで、第１光路２００ａと第２光路２００ｂとは、光学レベルの基準面に平行な同一平面内に設定され、互いに異なる光路とする。なお、第１光路２００ａと第２光路２００ｂとは互いに平行であっても良い。

図３を参照して、光路調整素子の光路調整方法について説明する。ここでは、光路調整素子を、図２を参照して説明した、それぞれ１つの回転軸を備える一軸調整型の２つの反射器を含む光路調整素子１００とする。また、図１を参照して説明した入力側光路調整素子１００ａとして、この光路調整素子１００を用いて、第１光路２００ａを伝播する光の進行方向を変換して、第２光路２００ｂを伝播させる。ここで、第１光路２００ａ及び第２光路２００ｂは、光学レベルの基準面に平行な同一平面内の光路とする。

先ず、光路調整素子１００の反射器支持台１５０を例えば光素子集積モジュールの支持体（図１では符号１０で示す部分）に固定する。その後、反射器支持台１５０上で、第１反射器１０１の水平位置及び垂直位置を調整して、第１反射器１０１の第１反射面１０５上の第１反射点１１２（回転軸１１１上の点）が第１光路２００ａ上に位置するように固定する。同様に、反射器支持台１５０上で、第２反射器１０３の水平位置及び垂直位置を調整して、第２反射器２０３の第２反射面１０７上の第２反射点１１４（回転軸１１３上の点）が第２光路２００ｂ上に位置するように固定する（図３（Ａ））。

次に、光路調整素子１００に対する入射光路である第１光路２００ａに沿って、光路調整素子１００に第１の光（図中、矢印２１０ａで示す。）を入力する。第１反射器１０１の第１反射面１０５で反射した、第１の光２１０ａに対する反射光（図中、矢印２１１ａで示す。）が、第１反射点１１２と第２反射点１１４とを結んだ内部光路２０１を通るように、第１反射器１０１の第１反射面１０５を、回転軸１１１を回転中心として回転させる（図３（Ｂ））。このとき、第１の光２１０ａに対する反射光２１１ａが、第２反射器１０３の第２反射面１０７でさらに反射した反射光（図中、矢印２１２ａで示す。）の光強度を、任意好適な光強度モニタを用いて測定し、光強度が最大になるように、第１反射器１０１の第１反射面１０５を回転させる。

次に、光路調整素子１００からの出射光路である第２光路２００ｂに沿って、光路調整素子１００に第２の光（図中、矢印２１０ｂで示す。）を入力する。第２反射器１０３の第２反射面１０７で反射した、第２の光２１０ｂに対する反射光（図中、矢印２１１ｂで示す。）が内部光路２０１を通るように、第２反射器１０３の第２反射面１０７を、回転軸１１３を回転中心として回転させる（図３（Ｃ））。このとき、第２の光２１０ｂに対する反射光２１１ｂが、第１反射器１０１の第１反射面１０５でさらに反射した反射光（図中、矢印２１２ｂで示す。）の光強度を、任意好適な光強度モニタを用いて測定し、光強度が最大になるように、第２反射器１０３の第２反射面１０７を回転させる。

以上の手順により、光路調整素子１００に対する入射光路である第１光路２００ａを伝播してきた光の進行方向を、光路調整素子１００からの出射光路である第２光路２００ｂを伝播するように進行方向を変換することができる。

上述した構成例では、図２に示すように回転軸が１つである反射器を備える光路調整素子につき説明した。回転軸が１つである一軸調整型の反射器の場合、既に説明したとおり、光路を、回転軸と直交する平面内で、すなわち、ここでは、光学レベルの基準面に平行な平面内で、変換することができる。反射器を、回転軸がそれぞれ２つである二軸調整型の反射器とする場合には、光路調整素子に入力する光を、その光が伝播する光路を含む平面とは異なる平面内にある光路を伝播させるように、当該光の、進行方向を変換することができる。尚、この二軸調整型の反射器の場合には、反射点を、反射面内の２つの回転軸の交点に設定する。

このような、反射器の回転軸が２軸である２軸調整型の場合の光路調整素子の実施例について、図４及び図５を参照して説明する。光路調整素子は、反射器支持台に反射器を備えて構成され、さらに、反射器は、半球体ミラーと、当該半球体ミラーを保持するためのミラー保持具とを備えて構成される。図４（Ａ）は、半球体ミラーを備えたミラー保持具を支持するための反射器支持台１５１の概略的平面図であり、図４（Ｂ）は、反射器支持台１５１の図４（Ａ）のＢ−Ｂ'線に沿ってとった断面の切り口を示す図である。図５（Ａ）は、半球体ミラー１２１を概略的に示す斜視図である。図５（Ｂ）は、ミラー保持具１３０の断面図である。

反射器支持台１５１は、第１及び第２の反射器固定用溝１５３ａ及び１５３ｂを備えている。図２を参照して説明したように、光路調整素子は２つの反射器を備えて構成されており、一方の反射器は、第１の反射器固定用溝１５３ａに固定され、かつ、他方の反射器は、第２の反射器固定用溝１５３ｂに固定される。また、反射器支持台１５１は、反射器支持台１５１に設けられているネジ孔１５５を利用して、光素子集積モジュールの支持体にネジ止めされる。

半球体ミラー１２１は、例えば金属製の球体を任意好適な平面で切断して形成された、半球状の支持部１２３の切断面上に、反射部１２５を備えて構成される。反射部１２５は、誘電体多層膜を積層するなどして形成される。この時、誘電体多層膜を積層して形成された反射部１２５の上側表面が平坦な反射面１２７であり、この反射面１２７は、半球状の支持部１２３の中心、すなわち回転中心を通る平面となるように形成される。

ミラー保持具１３０は、例えば、水平調整部１４０、高さ調整部１４５及びＬ字型金属板１３１を備えた構成としている。

水平調整部１４０は、溝挿入部１４１を備えている。一方の反射器の溝挿入部１４１が、第１の反射器固定用溝１５３ａに挿入される。以下の説明では、第１の反射器固定用溝１５３ａに挿入された反射器を第１反射器とする。第１の反射器固定用溝１５３ａに沿って、第１反射器を移動することで、第１反射器の水平方向の位置が調整される。また、他方の反射器の溝挿入部１４１が、第２の反射器固定用溝１５３ｂに挿入される。以下の説明では、第２の反射器固定用溝１５３ｂに挿入された反射器を第２反射器とする。第２の反射器固定用溝１５３ｂに沿って、第２反射器を移動することで、第２反射器の水平方向の位置が調整される。

高さ調整部１４５は、Ｌ字型金属板１３１に固定されていて、一部にネジ溝が形成されている。水平調整部１４０には、高さ調整部１４５のネジ溝と螺合する高さ調整用ネジ孔１４４が設けられていて、高さ調整部１４５の螺合回転により、Ｌ字型金属板１３１が上下する。第１反射器及び第２反射器のそれぞれに設けられたＬ字型金属板１３１を上下することにより、第１反射器及び第２反射器それぞれの垂直方向の位置が調整される。

Ｌ字型金属板１３１には、半球体ミラー１２１の形状及び大きさに合わせて形成された凹型溝１３３が形成されている。

半球体ミラー１２１は、ミラー保持具１３０の凹型溝１３３に嵌め込まれて、１又は２以上の弾力のあるバネ鋼１３７で保持される。ミラー保持具１３０は、さらに、半球体ミラー１２１に接するように、Ｌ字型金属板１３１の水平面１３２上を移動可能な、角度調整用金具１３８を備えている。この角度調整用金具１３８を、水平面１３２上を移動させることにより、半球体ミラー１２１の半球面を、凹型溝１３３の面に接触させながら、半球体ミラー１２１を移動させることができる。半球体ミラー１２１の半球面が、凹型溝１３３の面に接触しながら移動すると、反射面１２７の回転中心を軸として回転するので、反射面１２７の光路に対する傾きが変更される。

反射器の回転軸を２軸にする場合、この反射面への入射光の入射点は、２軸の交差する交点に設定される。この二軸調整型の第１及び第２反射器１０１及び１０３を、図３を参照して説明した一軸調整型の第１及び第２反射器１０１及び１０３の代わりに備えた光路調整素子を形成する。この光路調整素子へ入射する光を、設定された入射点に入射させれば、反射面の傾きを調整することにより、その光が伝播する光路を含む平面とは異なる平面に含まれる光路を伝播するように進行方向を変換することができる。

図６を参照して反射器に用いられる半球体ミラーの変形例を説明する。図６に示す半球体ミラーは、図５（Ａ）を参照して説明した半球体ミラーと、反射面の表面に赤外線発光の蛍光体が塗布されている点が異なっている。

蛍光体塗布半球体ミラー１２２の反射面１２８は、反射点１２４を含む中心部分１２８ａと、中心部分１２８ａを囲む周辺部分１２８ｂとからなる。蛍光体は、反射面１２８の周辺部分１２８ｂに塗布されている。蛍光体が塗布されていない中心部分１２８ａの大きさは、光ファイバ通信で特徴的なガウス・ビームの径を考慮して、ビームスポットを納めることができるように、例えばガウス・ビームの径の１．２〜３倍に決定され、通常は直径５０〜３００μｍ程度である。

この蛍光体塗布半球体ミラー１２２を備える反射器を含む光路調整素子の光路調整方法について、図３を参照して説明する。なお、第１反射器１０１及び第２反射器１０３として、図６を参照して説明した蛍光体塗布半球体ミラー１２２を備える反射器を用いる。

先ず、光路調整素子１００の反射器支持台１５０を例えば光素子集積モジュールの支持体（図１では符号１０で示す部分）に、例えばネジで固定する。第１光路２００ａに沿って、第１反射器１０１に対して、光を入力する。この時、反射面１０５の第１反射点を含む中心部分（図６では、符号１２８ａで示す部分）には蛍光体が塗布されておらず、中心部分を囲む周辺部分（図６では、符号１２８ｂで示す部分）には蛍光体が塗布されている。従って、蛍光体の発光を確認しながら第１反射器１０１の水平及び垂直方向の位置を調整し、蛍光体が発光しない状態になるように位置を決定する。次に、第２光路２００ｂに沿って、第２反射器１０３に対して、光を入力する。この時、第２反射器１０３の第２反射面１０７にも、第１反射器１０１の第１反射面１０５と同様に蛍光体が塗布されているので、蛍光体の発光を確認しながら第２反射器１０３の水平及び垂直方向の位置を調整し、蛍光体が発光しない状態になるように位置を決定する。第１反射器１０１及び第２反射器１０３の位置を決定した後、各反射器の溝挿入部１４１と反射器固定用溝１５３ａ又は１５３ｂとを、例えばＹＡＧレーザで溶接する（図３（Ａ））。

次に、第１反射器１０１の第１反射面１０５の第１光路２００ａに対する傾き、及び、第２反射器１０３の第２反射面１０７の第２光路２００ｂに対する傾きを粗調整する。この時、蛍光体の発光を確認しながら、第１反射面１０５及び第２反射面１０７で、蛍光体が発光しないようにする。各反射面の光路に対する傾きの粗調整は、高さ調整部１４５の螺合回転によって行っても良い。各反射面の光路に対する傾きの粗調整を行った後に、各反射器の高さ調整部１４５と、水平調整部１４０の高さ調整用ネジ孔１４４とを、例えばＹＡＧレーザで溶接する。その後、図３（Ｂ）及び（Ｃ）を参照して説明したように、任意好適な光強度モニタを用いて、光強度が最大になるように微調整する。第１反射面１０５及び第２反射面１０７の光路に対する傾きの調整は、図５（Ｂ）を参照して説明したミラー保持具１３０に備えられている角度調整用金具１３８を、Ｌ字型金属板１３１の水平面１３２に沿って移動させることで行う。第１反射面１０５及び第２反射面１０７の光路に対する傾きが調整された後、この角度調整用金具１３８とＬ字型金属板１３１とを、例えばＹＡＧレーザで溶接する。

第１及び第２光路２００ａ及び２００ｂを伝播する光のガウス・ビームの径を考慮して蛍光体塗布半球体ミラー１２２の反射面１２８の中心部分１２８ａの大きさが決められているので、第１の光、第２の光、及び反射光が、蛍光体の塗布されていない反射面の中心部分に当たるように調整されると、蛍光体発光がみられなくなる。

このように光路変換素子の固定、及び、反射器の反射面の角度の粗調整を目視により行えるので、光路調整にかかる時間をさらに短縮することができる。

この発明の光素子集積モジュールの構成例を説明するための概略図である。光路調整素子を説明するための概略図である。この発明の光路調整素子を用いた光路調整方法を説明するための図である。反射器支持台の実施例を説明するための図である。光路変換素子に備えられる反射器を説明するための図である。反射器に備えられる半球体ミラーの変形例を説明するための図である。

符号の説明

１０支持体
１１入力側光ファイバ
１３出力側光ファイバ
１５光機能素子
３１第１入力側コリメータレンズ
３３第２入力側コリメータレンズ
３５第１出力側コリメータレンズ
３７第２出力側コリメータレンズ
１００光路調整素子
１００ａ入力側光路調整素子
１００ｂ出力側光路調整素子
１０１第１反射器
１０３第２反射器
１０５第１反射面
１０７第２反射面
１１１、１１３回転軸
１１２第１反射点
１１４第２反射点
１２１、１２２半球体ミラー
１２３支持部
１２４反射点
１２５反射部
１２７、１２８反射面
１２８ａ中心部分
１２８ｂ周辺部分
１３０ミラー保持具
１３１Ｌ字型金属板
１３２Ｌ字型金属板の水平面
１３３凹型溝
１３７バネ鋼
１３８角度調整用金具
１４０水平調整部
１４１溝挿入部
１４４高さ調整用ネジ孔
１４５高さ調整部
１５０、１５１反射器支持台
１５３ａ第１の反射器固定用溝
１５３ｂ第２の反射器固定用溝
１５５ネジ孔
２００ａ第１光路
２００ｂ第２光路
２００ｃ第３光路
２００ｄ第４光路
２０１内部光路
２１０ａ第１の光
２１０ｂ第２の光
２１１ａ、２１１ｂ、２１２ａ、２１２ｂ反射光

Claims

入射光が伝播する入射光路を、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路に変換する、光路調整素子であって、
第１反射面上に第１反射点が設定された第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定された第２反射器とを備え、
前記第１反射器は、前記第１反射面が前記第１反射点を中心に回転可能に設けられており、
前記第２反射器は、前記第２反射面が前記第２反射点を中心に回転可能に設けられており、
前記光路調整素子を前記入射光路及び前記出射光路間に配設させたとき、前記第１反射点が前記入射光路上に位置し、かつ、前記第２反射点が前記出射光路上に位置するように配置されていて、
前記第１反射器及び前記第２反射器のいずれか一方又は双方が、平面状の反射面を備える半球体ミラーとミラー保持具とを備え、
前記半球体ミラーは、前記ミラー保持具が備える前記半球体ミラーと同一の大きさの半球状の凹型溝に嵌め込むように固定され、及び
前記半球体ミラーの回転中心と前記反射面に設定された反射点とが一致する
ことを特徴とする光路調整素子。
前記半球体ミラーの反射面上の、該反射面の中心領域を囲む周辺部分に赤外線発光蛍光体を塗布してあり、前記中心領域は前記反射点を含み、ビームスポットを納めることができる大きさの領域としてあることを特徴とする請求項１に記載の光路調整素子。
第１反射面上に第１反射点が設定され、及び前記第１反射面が前記第１反射点を中心に回転可能に設けられている第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定され、及び前記第２反射面が前記第２反射点を中心に回転可能に設けられている第２反射器とを備える光路調整素子を、前記第１反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第２反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、
前記入射光路を経て前記第１反射面上の前記第１反射点に第１の光を入力しながら、前記第１反射面を、前記第１反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第１反射面での第１の光の反射光を、前記第２反射面上の前記第２反射点に到達させる過程と、
前記出射光路を経て前記第２反射面上の前記第２反射点に第２の光を入力しながら、前記第２反射面を、前記第２反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第２反射面での第２の光の反射光を、前記第１反射面上の前記第１反射点に到達させる過程と
を備えることを特徴とする光路調整方法。
入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に光機能素子を備え、
前記入力側光ファイバ及び前記光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子を備え、
前記光路調整素子が、請求項１又は２に記載の光路調整素子である
ことを特徴とする光素子集積モジュール。
入力側光ファイバ及び出力側光ファイバの間に初段から最終段まで順次に並べられている複数段の光機能素子を備え、
前記入力側光ファイバ及び前記初段の光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記最終段の光機能素子の間と、隣接する光機能素子の間とに、それぞれ光路調整素子を備え、
前記光路調整素子が、請求項１又は２に記載の光路調整素子である
ことを特徴とする光素子集積モジュール。
支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、
前記入力側光ファイバ及び前記出力側光ファイバの間に光機能素子を固定する工程と、
前記入力側光ファイバ及び前記光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程と
を備え、
前記光路調整を行う工程は、
第１反射面上に第１反射点が設定され、及び前記第１反射面が前記第１反射点を中心に回転可能に設けられている第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定され、及び前記第２反射面が前記第２反射点を中心に回転可能に設けられている第２反射器とを備える光路調整素子を、前記第１反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第２反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、
前記入射光路を経て前記第１反射面上の前記第１反射点に第１の光を入力しながら、前記第１反射面を、前記第１反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第１反射面での第１の光の反射光を、前記第２反射面上の前記第２反射点に到達させる過程と、
前記出射光路を経て前記第２反射面上の前記第２反射点に第２の光を入力しながら、前記第２反射面を、前記第２反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第２反射面での第２の光の反射光を、前記第１反射面上の前記第１反射点に到達させる過程と
を備えることを特徴とする光素子集積モジュールの製造方法。
支持体に、入力側光ファイバ及び出力側光ファイバを固定する工程と、
前記入力側光ファイバ及び前記出力側光ファイバの間に初段から最終段まで順次に複数段の光機能素子をそれぞれ固定する工程と、
前記入力側光ファイバ及び前記初段の光機能素子の間と、前記出力側光ファイバ及び前記最終段の光機能素子の間と、隣接する光機能素子の間とで、それぞれ光路調整を行う工程と
を備え、
前記光路調整を行う工程は、
第１反射面上に第１反射点が設定され、及び前記第１反射面が前記第１反射点を中心に回転可能に設けられている第１反射器と、第２反射面上に第２反射点が設定され、及び前記第２反射面が前記第２反射点を中心に回転可能に設けられている第２反射器とを備える光路調整素子を、前記第１反射点が、入射光が伝播する入射光路上に位置し、かつ、前記第２反射点が、出射光が伝播しかつ前記入射光路とは異なる出射光路上に位置するように固定する過程と、
前記入射光路を経て前記第１反射面上の前記第１反射点に第１の光を入力しながら、前記第１反射面を、前記第１反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第１反射面での第１の光の反射光を、前記第２反射面上の前記第２反射点に到達させる過程と、
前記出射光路を経て前記第２反射面上の前記第２反射点に第２の光を入力しながら、前記第２反射面を、前記第２反射点を含む回転軸を回転中心として回転させ、該回転により、前記第２反射面での第２の光の反射光を、前記第１反射面上の前記第１反射点に到達させる過程と
を備えることを特徴とする光素子集積モジュールの製造方法。