JP4867825B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光モジュールに関するものである。

波長分割多重方式（ＷＤＭ：WavelengthDivision Multiplex）の光通信に使用される光モジュールとして、送信用の発光素子および受信用の受光素子を一つのパッケージ内に収容した双方向通信可能なものがある。このような光モジュールは、単独で送信および受信の双方を担うことができるので、通信装置の小型化及び低コスト化に寄与する。

図９は、このような光モジュールの構成の一例を示す側面断面図である。同図に示す光モジュール１００は、レーザダイオード１０１、フォトダイオード１０２、ＣＡＮパッケージ１０３、スリーブ１０４を備えている。レーザダイオード１０１は送信用の発光素子であり、フォトダイオード１０２は受信用の受光素子である。ＣＡＮパッケージ１０３は、レーザダイオード１０１及びフォトダイオード１０２を収容する。スリーブ１０４は、ＣＡＮパッケージ１０３を保持する。スリーブ１０４には、光を通過させるための開口１０４ａが形成されている。また、スリーブ１０４は、開口１０４ａと連通したファイバ挿入孔１０４ｂを有する。ファイバ挿入孔１０４ｂには、光ファイバ１０７が挿入される。

ＣＡＮパッケージ１０３は、金属製のステム１１１及びキャップ１１２、台１１３、及び波長フィルタ１１４を有する。台１１３は、ステム１１１上に配置され、レーザダイオード１０１を搭載する。波長フィルタ１１４は、板材の表面に多層膜が形成されてなり、レーザダイオード１０１からの送信光を選択的に反射して光ファイバ１０７へ導くと共に、光ファイバ１０７から出射された受信光を選択的に透過してフォトダイオード１０２へ導く。

なお、双方向光モジュールに関する従来文献としては、例えば特許文献１がある。
特開２００４−１３３４６３号公報

図９に示した構成の光モジュール１００には、次のような課題がある。一般的に、波長フィルタ１１４としては、薄いガラス板の表面に多層膜を形成されたものが使用される。しかし、このような波長フィルタ１１４には経時変化によって反りが生じるので、レーザダイオード１０１（レーザダイオード及びフォトダイオードの配置が互いに逆である場合には、フォトダイオード）との光結合効率が次第に低下してしまう。

本発明は、上記した問題点を鑑みてなされたものであり、レーザダイオードやフォトダイオードなどの半導体光素子と波長フィルタとの光結合効率の低下を抑制できる光モジュールを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による光モジュールは、光ファイバに対して所定の軸線方向に光の入出力を行う光モジュールであって、所定の軸線と交差する表面および裏面を有し、レンズとなる曲面が表面に形成され、所定の軸線に対して傾斜したフィルタ設置面が裏面に形成された光学部材と、光学部材のフィルタ設置面に設けられ、フィルタ設置面と対向する第１の面、および第１の面とは反対側の第２の面を有する第１の波長フィルタと、第１の波長フィルタの第１の面と光学的に結合され、発光及び受光の一方を行う第１の半導体光素子と、第１の波長フィルタの第２の面と光学的に結合され、発光及び受光の他方を行う第２の半導体光素子とを備えることを特徴とする。

上記した光モジュールにおいては、光学部材が、レンズとなる曲面を表面に含んで構成される。このような光学部材は、従来の波長フィルタに用いられるガラス板より厚く形成されるので、光学部材の裏面に形成されたフィルタ設置面に第１の波長フィルタが設けられることにより、経時変化による第１の波長フィルタの反りが抑えられ、半導体光素子と第１の波長フィルタとの光結合効率の低下を抑制できる。また、光学部材はレンズを兼ねているので、単に波長フィルタのガラス板を厚くしただけの構成と比較して、より小型化を図ることができる。

また、光モジュールは、第１及び第２の半導体光素子を収容するパッケージと、光ファイバの先端に取り付けられたフェルールが挿入されるフェルール挿入孔を所定の軸線方向の一端側に有し、所定の軸線方向の他端側にパッケージが固定されているスリーブとを更に備え、スリーブが、フェルール挿入孔を有する第１の部分、及び第１の部分とパッケージとの間に配置された第２の部分を有し、第２の部分が光学部材と一体成形されてなることを特徴としてもよい。スリーブと光学部材とが別部材である場合、これらの光軸が一致するように互いの位置及び傾きを調整する必要があるが、この光モジュールによれば、スリーブの第２の部分が光学部材と一体成形されているので、スリーブの光軸と光学部材の光軸とを調整する作業が容易になり、製造工程を簡略化できる。

また、光モジュールは、光学部材がガラスからなることが好ましい。ガラスは、樹脂等と比較して温度変化等による変形が僅かである。従って、光学部材の材料としてガラスを採用することにより、温度変化による第１の波長フィルタと半導体光素子や光ファイバとの相対位置関係の変動を小さく抑え、広い温度範囲で光モジュールを使用することが可能となる。

また、光モジュールは、第１の波長フィルタが、フィルタ設置面上に成膜された複数層の膜からなることを特徴としてもよい。このように、第１の波長フィルタがフィルタ設置面上に成膜されることにより、光モジュールの組み立て時における第１の波長フィルタを組み込む工程を省略して製造工程を簡略化できる。

また、光モジュールは、第１の半導体光素子を支持する支持部材を更に備え、第２の半導体光素子が光学部材上に実装されていることを特徴としてもよい。これにより、光モジュールを組み立てる際に、光学部材上に第２の半導体光素子を実装した段階で、第１の半導体光素子を未設置のまま第２の半導体光素子と光ファイバとの光結合状態の検査が可能となる。そして、この検査の後に、第１の半導体光素子を支持した支持部材を組み込んで第１の半導体光素子と光ファイバとの光結合状態の検査を行うことにより、各半導体光素子と光ファイバとの光結合状態をそれぞれ独立して検査することができる。また、第１及び第２の半導体光素子が互いに別の部材上に配置されるので、第１の半導体光素子と第２の半導体光素子との間の電気的なクロストークを低減できる。

また、光モジュールは、第２の半導体光素子が受光素子であり、第２の半導体光素子と光学部材との間に第２の波長フィルタを備えることを特徴としてもよい。これにより、第２の半導体光素子は第２の波長フィルタ上に実装されることとなり、発光素子である第１の半導体光素子からの迷光を第２の波長フィルタが遮断できるので、受光素子である第２の半導体光素子への迷光の入射を効果的に防止できる。

本発明による光モジュールによれば、半導体光素子と波長フィルタとの光結合効率の低下を抑制できる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による光モジュールの実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る光モジュールの第１実施形態の構成を示す側面断面図である。図１を参照すると、本実施形態の光モジュール１は、パッケージ３、スリーブ５、光学部材７、レーザダイオード（発光素子）１２、フォトダイオード（受光素子）１３、及びＷＤＭフィルタ１９を備えている。なお、本実施形態において、フォトダイオード１３は第１の半導体光素子であり、レーザダイオード１２は第２の半導体光素子であり、ＷＤＭフィルタ１９は第１の波長フィルタである。

パッケージ３は、レーザダイオード１２及びフォトダイオード１３を収容するための容器である。パッケージ３は、光結合の光軸となる所定の軸線Ａを中心とする略円柱形状を呈しており、いわゆる同軸型ＣＡＮパッケージの構成を有する。パッケージ３は、ステム１１、キャップ１５、及び複数のリードピン３３を有する。

ステム１１は、レーザダイオード１２及びフォトダイオード１３を支持するための金属製の部材であり、略円盤状を呈している。レーザダイオード１２は、ステム１１の一方の面１１ａ上に設けられた載置台１４上に、軸線Ａと交差する方向を光出射方向として軸線Ａから間隔をおいて実装されている。また、フォトダイオード１３は、ステム１１の面１１ａの中心（軸線Ａ上）に、その受光面がステム１１とは反対側を向くように実装されている。

また、ステム１１には該ステム１１を貫通するように複数のリードピン３３が取り付けられている。複数のリードピン３３は、パッケージ３内のレーザダイオード１２及びフォトダイオード１３とパッケージ３の外部回路とを電気的に接続するための端子である。これらのうち、一本のリードピン３３は、ステム１１と電気的に接続されている。別のリードピン３３は、絶縁材３４を介してステム１１に固定されており、図示しないワイヤを介してレーザダイオード１２と電気的に接続されている。更に別のリードピン３３は、絶縁材３４を介してステム１１に固定されており、フォトダイオード１３の後段に設けられたプリアンプ等の回路部品１６と電気的に接続されている。

キャップ１５は、レーザダイオード１２及びフォトダイオード１３を覆うための部材である。キャップ１５は、一端が塞がれた略円筒形状をしており、例えばステンレス、鉄、真鍮等の金属材料からなる。キャップ１５は、その他端がステム１１の一方の面１１ａに接するように固定されている。キャップ１５の一端には、レーザダイオード１２からの送信光及びフォトダイオード１３への受信光を通過させる開口部１５ａが形成されている。

スリーブ５は、軸線Ａの方向に延びる略円筒形状を呈している。スリーブ５は、軸線Ａの方向の一端側にフェルール挿入孔５ａを有する。また、スリーブ５の軸線Ａの方向の他端側にはパッケージ３が固定されている。本実施形態のスリーブ５は、軸線Ａの方向に並設された第１の部分５１及び第２の部分５２を有する。

第１の部分５１は、例えばガラスや、ステンレス等の金属材料からなる円筒状の部分である。第１の部分５１には、フェルール挿入孔５ａが、その中心軸が軸線Ａと一致するように形成されている。このフェルール挿入孔５ａには、光モジュール１を使用する際に、光ファイバ４１の端部を保持した略円柱状のフェルール４３が挿入される。このとき、光ファイバ４１の端部は、その光軸が軸線Ａと一致するように保持される。

第２の部分５２は、ガラス製の部分であり、軸線Ａを中心軸線とする円筒状を呈している。第２の部分５２は第１の部分５１とパッケージ３との間に配置されており、第２の部分５２の一方の端面５２ａには第１の部分５１が接合され、他方の端面５２ｂにはパッケージ３のキャップ１５が接合されている。なお、キャップ１５は金属製であり、第２の部分５２はガラス製なので、これらを互いに接合させる為に低融点ガラスや樹脂といった接合材１８がキャップ１５と第２の部分５２との間に設けられている。

光学部材７は、ガラス製の部材であり、スリーブ５の第２の部分５２の内側（すなわち軸線Ａと交差する位置）に設けられている。光学部材７は、軸線Ａと交差しており光ファイバ４１の端面に対向する表面７ａと、軸線Ａと交差しておりパッケージ３側に位置する裏面７ｂとを有する。表面７ａにはレンズ７１となる曲面が形成されており、レンズ７１は、レーザダイオード１２からの送信光を光ファイバ４１へ向けて集光すると共に、光ファイバ４１からの受信光をフォトダイオード１３へ向けて集光する。また、裏面７ｂには、軸線Ａに対して傾斜したフィルタ設置面７２が形成されている。フィルタ設置面７２はレーザダイオード１２に背を向ける形で傾斜しており、このフィルタ設置面７２にはＷＤＭフィルタ１９が設けられる。なお、フィルタ設置面７２の傾斜角はレーザダイオード１２の光出射方向と軸線Ａとの相対角度に応じて決定され、例えばこの相対角度が直角である場合には、フィルタ設置面７２の傾斜角は軸線Ａに対して約４５°とされる。

ＷＤＭフィルタ１９は、レーザダイオード１２からの送信光を選択的に反射して光ファイバ４１へ導くと共に、光ファイバ４１から出射された受信光を選択的に透過してフォトダイオード１３へ導くための波長フィルタである。ＷＤＭフィルタ１９は、フィルタ設置面７２と対向する第１の面１９ａと、第１の面１９ａとは反対側の第２の面１９ｂとを有する。第１の面１９ａ及び第２の面１９ｂは、軸線Ａと交差している。そして、レーザダイオード１２は第１の面１９ａと光学的に結合されており、フォトダイオード１３は第２の面１９ｂと光学的に結合されている。すなわち、レーザダイオード１２から出射された送信光は、ＷＤＭフィルタ１９の第１の面１９ａに入射し、光ファイバ４１へ向けて反射する。また、光ファイバ４１から出射された受信光は、ＷＤＭフィルタ１９の第１の面１９ａに入射したのち、第２の面１９ｂから出射してフォトダイオード１３へ到達する。

ＷＤＭフィルタ１９の形態としては、例えば次の二つの形態のいずれかが好適である。一つは、光学部材７のフィルタ設置面７２上に複数層の膜が成膜された形態であり、ＷＤＭフィルタ１９は、ＣＶＤ等により光学部材７上に直接成膜して形成される。これにより、光モジュール１の組み立て時におけるＷＤＭフィルタ１９の組込工程を省略して製造工程を簡略化できる。また、他の一つは、図示しないガラス板等の板材の表面に複数層の膜が成膜された形態であり、ＷＤＭフィルタ１９は、このガラス板と共に光学部材７のフィルタ設置面７２に接着固定される。なお、この場合、ＷＤＭフィルタ１９の反りを抑えるため、ガラス板は光学部材７に隙間無く強固に接着されることが好ましい。

ここで、光学部材７及びスリーブ５の第２の部分５２の構成について、更に詳細に説明する。本実施形態の光学部材７及び第２の部分５２は、各々がガラス製であり、互いに一体成形されて単一の部材（レンズ・プリズム一体型スリーブ）である一体化部材２０を構成している。図２及び図３は、一体化部材２０の外観を示す斜視図である。図２は、一体化部材２０をレンズ７１側から見た斜視図であり、図３は、一体化部材２０をフィルタ設置面７２側から見た斜視図である。

一体化部材２０は、前述したように光学部材７とスリーブ５の第２の部分５２とが一体成形されてなり、略円柱状を呈する。図２に示すように、一体化部材２０の一方の端面５２ａの中心部には円形の凹部２０ａが形成されている。この凹部２０ａの底面は光学部材７の表面７ａとなっており、表面７ａにはレンズ７１となる凸状の曲面が形成されている。

また、図３に示すように、一体化部材２０の他方の端面５２ｂの中心部にはプリズム７３が突出して形成されている。このプリズム７３は光学部材７の一部であり、その表面は光学部材７の裏面７ｂとなっている。そして、プリズム７３の表面に含まれる一つの面が、フィルタ設置面７２として端面５２ｂに対し傾斜して設けられている。なお、前述したように、フィルタ設置面７２にはＷＤＭフィルタ１９が設けられている。

以上の構成を備える光モジュール１の送信動作は次の通りである。レーザダイオード１２は、光モジュール１の外部からリードピン３３を介して入力された電気的な送信信号に応じたレーザ光（送信光）を生成する。この送信光は、光学部材７のプリズム７３に入射し、ＷＤＭフィルタ１９において軸線Ａの方向に反射したのち、レンズ７１によって収束し、光ファイバ４１の端面に入射する。

また、光モジュール１の受信動作は次の通りである。光ファイバ４１を伝搬された受信光は、光ファイバ４１の端面から出射した後、レンズ７１に入射する。受信光は、レンズ７１によって収束しつつ、ＷＤＭフィルタ１９を透過してフォトダイオード１３の受光面に入射する。フォトダイオード１３は、入射した受信光を光電流に変換してプリアンプ等の回路部品１６へ送る。回路部品１６は、光電流を電圧信号に変換・増幅し、この電圧信号を、リードピン３３を介して光モジュール１の外部へ提供する。

本実施形態の光モジュール１による効果について説明する。本実施形態の光モジュール１においては、光学部材７が、レンズ７１となる曲面を表面７ａに含んで構成される。このような光学部材７は、図１〜図３に示したように、従来のＷＤＭフィルタに用いられるガラス板より厚く形成される。従って、光学部材７の裏面７ｂに形成されたフィルタ設置面７２にＷＤＭフィルタ１９が設けられることによって、経時変化によるＷＤＭフィルタ１９の反りが抑えられ、レーザダイオード１２とＷＤＭフィルタ１９との光結合効率の低下を抑制できる。また、光学部材７はレンズ７１を兼ねているので、単にＷＤＭフィルタのガラス板を厚くしただけの構成と比較して、より小型化を図ることができる。

また、従来の双方向光モジュールを製造する際には、ＷＤＭフィルタを組み込むときにＷＤＭフィルタと他の光学部品（レンズなど）との相対位置や傾きを調整しなければならず、手間がかかる。これに対し、本実施形態の光モジュール１によれば、レンズ７１と一体化されたフィルタ設置面７２にＷＤＭフィルタ１９を貼付または形成するだけで良く、製造工程を簡略化できる。

また、本実施形態のように、スリーブ５の第２の部分５２と光学部材７とは互いに一体成形されていることが好ましい。スリーブ５と光学部材７とが別部材である場合、これらの光軸が一致するように互いの位置及び傾きを調整する必要がある。第２の部分５２と光学部材７とが一体成形されることにより、スリーブ５の光軸と光学部材７の光軸とを調整する作業が容易になり、製造工程をより簡略化できる。

また、本実施形態のように、光学部材７はガラスからなることが好ましい。ガラスは、樹脂等と比較して温度変化等による変形が僅かである。従って、光学部材７の材料としてガラスを採用することにより、温度変化によるＷＤＭフィルタ１９とレーザダイオード１２や光ファイバ４１との相対位置関係の変動を小さく抑え、広い温度範囲で光モジュール１を使用することが可能となる。なお、光モジュール１の使用温度範囲が比較的狭い場合など、光学部材７を樹脂で形成するほうが好ましい場合もある。光学部材７を樹脂で形成することにより、光モジュール１をより安価に製造できる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明による光モジュールの第２実施形態の構成を示す側面断面図である。図４を参照すると、本実施形態の光モジュール２は、パッケージ４、スリーブ６、光学部材８、レーザダイオード（発光素子）２２、フォトダイオード（受光素子）２３、ＷＤＭフィルタ２９、及び帯域フィルタ３１を備えている。なお、本実施形態において、レーザダイオード２２は第１の半導体光素子であり、フォトダイオード２３は第２の半導体光素子であり、ＷＤＭフィルタ２９は第１の波長フィルタであり、帯域フィルタ３１は第２の波長フィルタである。

パッケージ４は、レーザダイオード２２及びフォトダイオード２３を収容するための容器である。パッケージ４は、光結合の光軸となる所定の軸線Ｂを中心とする略円柱形状を呈しており、同軸型ＣＡＮパッケージの構成を有する。パッケージ４は、ステム２１、キャップ２７、及び複数のリードピン３５を有する。

ステム２１は、レーザダイオード２２を支持するための支持部材である。ステム２１は、金属製であり、略円盤状を呈している。また、ステム２１の一方の面２１ａの略中央付近には凸状の載置台２４がステム２１と一体に形成されており、この載置台２４の側面にはレーザダイオード２２が実装されている。レーザダイオード２２は、軸線Ｂの方向を光出射方向として軸線Ｂ上に実装されている。また、ステム２１には、第１実施形態のリードピン３３と同様の構成を有する複数のリードピン３５が取り付けられている。なお、複数のリードピン３５の一部は、絶縁材３６を介してステム２１に固定されている。

キャップ２７は、レーザダイオード２２及びフォトダイオード２３を覆うための部材である。キャップ２７は、第１実施形態のキャップ１５と同様の形態を有している。すなわち、キャップ２７の一端には送信光及び受信光を通過させる開口部２７ａが形成されており、キャップ２７の他端は、ステム２１の一方の面２１ａに接するように固定されている。

スリーブ６は、軸線Ｂの方向に延びる略円筒形状を呈している。スリーブ６は、軸線Ｂの方向の一端側にフェルール挿入孔６ａを有する。また、スリーブ６の軸線Ｂの方向の他端側にはパッケージ４が固定されている。本実施形態のスリーブ６は、軸線Ｂの方向に並設された第１の部分６１及び第２の部分６２を有する。なお、第１の部分６１の構成は、第１実施形態の第１の部分５１と同様である。

第２の部分６２は、ガラス製の部分であり、軸線Ｂを中心軸線とする円筒状を呈している。第２の部分６２は第１の部分６１とパッケージ４との間に配置されており、第２の部分６２の一方の端面６２ａには第１の部分６１が接合され、他方の端面６２ｂにはパッケージ４のキャップ２７が接合されている。なお、キャップ２７と第２の部分６２との間には低融点ガラスや樹脂といった接合材２８が設けられている。

光学部材８は、ガラス製の部材であり、スリーブ６の第２の部分６２の内側（すなわち軸線Ｂと交差する位置）に設けられている。光学部材８は、軸線Ｂと交差しており光ファイバ４１の端面に対向する表面８ａと、軸線Ｂと交差しておりパッケージ４側に位置する裏面８ｂとを有する。表面８ａにはレンズ８１となる曲面が形成されている。また、裏面８ｂには、軸線Ｂに対して傾斜したフィルタ設置面８２と、軸線Ｂに沿って形成された素子設置面８３とが形成されている。フィルタ設置面８２は素子設置面８３に背を向ける形で傾斜しており、このフィルタ設置面８２にはＷＤＭフィルタ２９が設けられている。また、素子設置面８３には、フォトダイオード２３、帯域フィルタ３１、及び回路部品２６が設けられている。

ＷＤＭフィルタ２９は、レーザダイオード２２からの送信光を選択的に透過して光ファイバ４１へ導くと共に、光ファイバ４１から出射された受信光を選択的に反射してフォトダイオード２３へ導くための波長フィルタである。このＷＤＭフィルタ２９の具体的な構成は、第１実施形態のＷＤＭフィルタ１９と同様である。但し、本実施形態では、レーザダイオード２２は第２の面２９ｂと光学的に結合されており、フォトダイオード２３は第１の面２９ａと光学的に結合されている。

フォトダイオード２３は、素子設置面８３上における、ＷＤＭフィルタ２９から反射した受信光が到達する位置に、受光面が素子設置面８３と対向するように実装されている。また、フォトダイオード２３と素子設置面８３との間には帯域フィルタ３１が配置されており、フォトダイオード２３は帯域フィルタ３１上に実装されている。これにより、レーザダイオード２２からの迷光を帯域フィルタ３１が遮断し、フォトダイオード２３への迷光の入射を効果的に防止できる。

また、回路部品２６は、素子設置面８３上におけるフォトダイオード２３の近傍に実装される。図５は、フォトダイオード２３及び回路部品２６が実装された素子設置面８３をその正面から見た図である。図５に示すように、素子設置面８３には基準電位線であるＧＮＤパターン３５ａが設けられており、回路部品２６はＧＮＤパターン３５ａ上に実装されている。また、回路部品２６は電気信号を入力または出力するための複数のワイヤパッド２６ａを有しており、各ワイヤパッド２６ａは、必要に応じて、素子設置面８３上に設けられた配線パターン３５ｂ〜３５ｄにボンディングワイヤ等で接続される。配線パターン３５ｂ〜３５ｄは、複数のリードピン３５（図４参照）のうち対応するものに各々接続されている。

ここで、光学部材８及びスリーブ６の第２の部分６２の構成について、更に詳細に説明する。本実施形態の光学部材８及び第２の部分６２は、第１実施形態と同様、各々がガラス製であり、互いに一体成形されて単一の部材（レンズ・プリズム一体型スリーブ）３０を構成している。図６及び図７は、一体化部材３０の外観を示す斜視図である。図６は、一体化部材３０をレンズ８１側から見た斜視図であり、図７は、一体化部材３０をフィルタ設置面８２側から見た斜視図である。

一体化部材３０は、光学部材８とスリーブ６の第２の部分６２とが一体成形されてなる。図６に示すように、一体化部材３０の一方の端面６２ａの中心部には円形の凹部３０ａが形成されている。この凹部３０ａの底面は光学部材８の表面８ａとなっており、表面８ａにはレンズ８１となる凸状の曲面が形成されている。

また、図７に示すように、一体化部材３０の他方の端面６２ｂの中心部には、凸部８４が形成されている。凸部８４は光学部材８の一部であり、プリズム８５及び素子実装部８６が一体形成されて成る。プリズム８５の表面は光学部材８の裏面８ｂとなっており、また、裏面８ｂに含まれる一つの面は、フィルタ設置面８２として端面６２ｂに対し傾斜して設けられている。なお、前述したように、フィルタ設置面８２にはＷＤＭフィルタ２９が設けられている。また、素子実装部８６は、プリズム８５の背面側（ＷＤＭフィルタ２９において反射した受信光が進む側）に形成されており、図４に示すように、軸線Ｂに沿って板状に延びている。この素子実装部８６の板面は素子設置面８３となっており、この素子設置面８３にはフォトダイオード２３及び回路部品２６が実装されている。なお、本実施形態の素子実装部８６はステム２１に達する長さに形成されている。

以上の構成を備える光モジュール２の送信動作は次の通りである。レーザダイオード２２は、光モジュール２の外部からリードピン３５を介して入力された電気的な送信信号に応じたレーザ光（送信光）を生成する。この送信光は、軸線Ｂの方向に進み、ＷＤＭフィルタ２９を透過したのち、レンズ８１によって収束し、光ファイバ４１の端面に入射する。

また、光モジュール２の受信動作は次の通りである。光ファイバ４１を伝搬された受信光は、光ファイバ４１の端面から出射した後、レンズ８１に入射する。受信光は、レンズ８１によって収束しつつＷＤＭフィルタ２９において反射し、プリズム８５及び素子実装部８６を透過し、帯域フィルタ３１を通過してフォトダイオード２３の受光面に入射する。フォトダイオード２３は、入射した受信光を光電流に変換してプリアンプ等の回路部品２６へ送る。回路部品２６は、光電流を電圧信号に変換・増幅し、この電圧信号を、リードピン３５を介して光モジュール２の外部へ提供する。

本実施形態の光モジュール２においても、第１実施形態の光モジュール１と同様に、光学部材８が、レンズ８１となる曲面を表面８ａに含んで構成される。そして、光学部材８の裏面８ｂに形成されたフィルタ設置面８２にＷＤＭフィルタ２９が設けられることによって、経時変化によるＷＤＭフィルタ２９の反りが抑えられ、フォトダイオード２３とＷＤＭフィルタ２９との光結合効率の低下を抑制できる。また、光学部材８はレンズ８１を兼ねているので、より小型化を図ることができる。また、光モジュール２にＷＤＭフィルタ２９を組み込む際にも、予め用意されたフィルタ設置面８２にＷＤＭフィルタ２９を貼付または形成するだけで良く、製造工程を簡略化できる。

また、本実施形態においても、スリーブ６の第２の部分６２と光学部材８とは互いに一体成形されていることが好ましく、これによってスリーブ６の光軸と光学部材８の光軸とを調整する作業が容易になり、製造工程をより簡略化できる。また、光学部材８はガラスからなることが好ましく、これによって温度変化によるＷＤＭフィルタ２９とフォトダイオード２３や光ファイバ４１との相対位置関係の変動を小さく抑え、広い温度範囲で光モジュール２を使用することが可能となる。

また、第１実施形態の光モジュール１と異なり、本実施形態の光モジュール２においては、レーザダイオード２２がステム２１に支持される一方、フォトダイオード２３が光学部材８上に実装されている。これにより、光モジュール２を組み立てる際に、光学部材８上にフォトダイオード２３を実装した段階で、レーザダイオード２２を未設置のままフォトダイオード２３と光ファイバ４１との光結合状態の検査が可能となる。そして、この検査の後に、レーザダイオード２２を支持したステム２１を組み込んでレーザダイオード２２と光ファイバ４１との光結合状態の検査を行うことにより、レーザダイオード２２及びフォトダイオード２３と光ファイバ４１との光結合状態をそれぞれ独立して検査することができる。また、レーザダイオード２２及びフォトダイオード２３が互いに別の部材上に配置されるので、レーザダイオード２２とフォトダイオード２３との間の電気的なクロストークを低減できる。

なお、本実施形態ではレーザダイオード２２からの迷光がフォトダイオード２３に入射することを防ぐために帯域フィルタ３１が設けられているが、この帯域フィルタ３１に代えて、ハイパスフィルタやローパスフィルタが設けられてもよい。

（変形例）
図８は、第２実施形態に係る光モジュール２の一変形例として、一体化部材３０とキャップ２７との接合部分を示す拡大断面図である。同図に示すように、本変形例では、一体化部材３０とキャップ２７と間に金属製のリング３７が配置されている。リング３７は、軸線Ｂ（図４参照）を中心とする環状の部材である。そして、金属製のリング３７とガラス製の一体化部材３０とを互いに接合させる為に、低融点ガラスや樹脂といった接合材３８がリング３７と一体化部材３０との隙間に設けられている。また、リング３７及びキャップ２７は共に金属製なので、これらは抵抗加熱溶接等により接合されている。一体化部材３０とキャップ２７とは、本変形例のように接合されてもよい。また、このような構成は、第１実施形態の光モジュール１にも適用可能である。

本発明による光モジュールは、上記した実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、上記各実施形態では光学部材とスリーブの第２の部分とが一体成形されているが、これらは別個に形成されてもよい。また、第１実施形態では第１の半導体光素子がフォトダイオードであり、第２の半導体光素子がレーザダイオードとなっているが、第１の半導体光素子がレーザダイオードであり、第２の半導体光素子がフォトダイオードであってもよい。また、第２実施形態においても、第１の半導体光素子がフォトダイオードであり、第２の半導体光素子がレーザダイオードであってもよい。但し、この場合、レーザダイオードは裏面照射型の面発光レーザダイオードであることが好ましい。

図１は、本発明に係る光モジュールの第１実施形態の構成を示す側面断面図である。 図２は、第１実施形態の一体化部材をレンズ側から見た斜視図である。 図３は、第１実施形態の一体化部材をフィルタ設置面側から見た斜視図である。 図４は、本発明による光モジュールの第２実施形態の構成を示す側面断面図である。 図５は、フォトダイオード及び回路部品が実装された素子設置面をその正面から見た図である。 図６は、第２実施形態の一体化部材をレンズ側から見た斜視図である。 図７は、第２実施形態の一体化部材をフィルタ設置面側から見た斜視図である。 図８は、第２実施形態の一変形例として、一体化部材とキャップとの接合部分を示す拡大断面図である。 図９は、従来の光モジュールの構成の一例を示す側面断面図である。

符号の説明

１，２…光モジュール、３，４…パッケージ、５，６…スリーブ、７，８…光学部材、１１，２１…ステム、１２，２２…レーザダイオード、１３，２３…フォトダイオード、１５，２７…キャップ、１８，２８…接合材、１９，２９…ＷＤＭフィルタ、２０，３０…一体化部材、３１…帯域フィルタ、４１…光ファイバ、４３…フェルール、５１，６１…第１の部分、５２，６２…第２の部分、７１，８１…レンズ、７２，８２…フィルタ設置面、７３，８５…プリズム、８３…素子設置面、８６…素子実装部。

Claims (5)

1. 光ファイバに対して所定の軸線方向に光の入出力を行う光モジュールであって、
   前記所定の軸線と交差する表面および裏面を有し、レンズとなる曲面が前記表面に形成され、前記所定の軸線に対して傾斜したフィルタ設置面が前記裏面に形成された光学部材と、
   前記光学部材の前記フィルタ設置面に設けられ、前記フィルタ設置面と対向する第１の面、および前記第１の面とは反対側の第２の面を有する第１の波長フィルタと、
   前記第１の波長フィルタの前記第１の面と光学的に結合され、発光及び受光の一方を行う第１の半導体光素子と、
   前記第１の波長フィルタの前記第２の面と光学的に結合され、発光及び受光の他方を行う第２の半導体光素子と、
   前記第１及び第２の半導体光素子を収容するパッケージと、
   前記光ファイバの先端に取り付けられたフェルールが挿入されるフェルール挿入孔を前記所定の軸線方向の一端側に有し、前記所定の軸線方向の他端側に前記パッケージが固定されているスリーブと
   を備え、
   前記スリーブが、前記フェルール挿入孔を有する第１の部分、及び前記第１の部分と前記パッケージとの間に配置された第２の部分を有し、
   前記第２の部分が前記光学部材と一体成形されてなることを特徴とする、光モジュール。
2. 前記光学部材がガラスからなることを特徴とする、請求項１に記載の光モジュール。
3. 前記第１の波長フィルタが、前記フィルタ設置面上に成膜された複数層の膜からなることを特徴とする、請求項１または２に記載の光モジュール。
4. 前記第１の半導体光素子を支持する支持部材を更に備え、
   前記第２の半導体光素子が前記光学部材上に実装されていることを特徴とする、請求項１に記載の光モジュール。
5. 前記第２の半導体光素子が受光素子であり、
   前記第２の半導体光素子と前記光学部材との間に第２の波長フィルタを備えることを特徴とする、請求項４に記載の光モジュール。

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