JP6395357B2 - 光モジュール - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、波長多重通信用の光モジュールに関するものである。

光通信においては、異なる波長の複数の光線を用いて信号を送受する波長多重通信が普及している。波長多重通信において用いられる光モジュールは、複数のレーザダイオードを有している。これらレーザダイオードは、互いに異なる波長をもつ複数の光線をそれぞれ出射する。この光モジュールでは、複数のレーザダイオードによって出射される複数の光線を光ファイバの一端に結合させる。このため、波長多重通信用の光モジュールは、一般的には、波長選択フィルタ又はアレイ型光導波路（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いて、複数の光線を光ファイバの一端に結合させている。

一方、従来から、高出力化を目的として、複数のレーザダイオードから出射される同一の波長をもった複数の光線を、光ファイバの一端に結合させることが行われている。例えば、特許文献１に記載された光モジュールでは、第１のストライプから出射される第１の光線と、第２のストライプから出射され波長板において偏波面が９０°回転された第２の光線とを、偏波合成部材によって合成して、合成した光を光ファイバの一端に結合させている。また、特許文献２に記載されたレーザ光束合成光学系では、二つの光源から二つの対応のコリメートレンズを介して出力される二つの平行光束を偏光プリズムによって偏光し、偏光プリズムから出力された二つのレーザ光束を集光レンズを介して光ファイバに結合させている。

特開２００２−２５２４２０号公報 特開２００１−３５００６２号公報

特許文献１に記載された光モジュールで採用されている偏波合成部材、及び、特許文献２に記載された偏光プリズムは、同一の波長の二つの光線を合成するものであり、波長多重通信用の光モジュールには採用し得ない。したがって、従来から、波長多重通信用の光モジュールでは、波長選択フィルタ又はアレイ型光導波路が用いられている。しかしながら、波長選択フィルタは、合成する複数の光線の波長間隔や波長範囲に対して制約を有する。また、波長選択フィルタ及びアレイ型光導波路は、高価である。

したがって、安価な波長多重通信用の光モジュールが要請されている。

一側面においては波長多重通信用の光モジュールが提供される。この光モジュールは、複数のレーザダイオード、複数のコリメートレンズ、複合プリズム、及び集光レンズを備える。複数のレーザダイオードは、互いに異なる波長をもつ複数の光線をそれぞれ出射する。複数のレーザダイオードは、前記複数の光線の光軸が一平面に沿い且つ実質的に互いに平行になるように配置されている。複数のコリメートレンズは、複数のレーザダイオードと光学的にそれぞれ結合されている。複合プリズムは、複数の光入射面、及び、複数の光出射面を有する。複数の光入射面は、複数のコリメートレンズと光学的にそれぞれ結合されている。複数の光出射面は、複数の光入射面にそれぞれ対応する。集光レンズは、複数の光出射面と光学的に結合されており、入射する光線を光ファイバの一端に集光する。この光モジュールでは、複数の光出射面のそれぞれから出射される複数の出射光線のピッチが、複数の光入射面にそれぞれ入射する複数の入射光線のピッチよりも狭くなるように、複合プリズムが構成されている。

上記一側面の光モジュールでは、複数のレーザダイオードから出射された複数の光線が、複数のコリメートレンズによって複数のコリメート光線に変換される。これら複数のコリメート光線は、一平面に沿って進行し、複合プリズムの複数の光入射面にそれぞれ入射する。複数の光入射面にそれぞれ入射したコリメート光線は、互いに間隔を隔てているものの隣接する光線間のピッチが狭められた複数の出射光線として、複数の光出射面から出射される。そして、複数の光出射面から出力された複数の出射光線は、集光レンズによって集光されて光ファイバの一端に結合される。この光モジュールによれば、複数のコリメート光線が複合プリズムによって隣接光線間のピッチが狭められた複数の出射光線として出力される結果、光ファイバの一端に結合される光線の開口数（ＮＡ）を、光ファイバのＮＡに近づけることができる。よって、複数のレーザダイオードから出射される複数の光線の光ファイバに対する結合効率が向上する。また、複合プリズムは、波長選択フィルタ及びアレイ型光導波路と比較して、安価であるので、光モジュールを安価に構成することが可能である。

一形態においては、複合プリズムは、複数の出射光線を一平面に沿って出射するように構成されていてもよい。

また、別の一形態においては、複合プリズムは、複数の出射光線を、集光レンズの光軸に対して軸対称に出射するように構成されていてもよい。この形態では、複数の出射光線の光ファイバへの結合効率の差異が低減される。また、より詳細な一形態においては、複数のレーザダイオードの個数は四つであり、複合プリズムは、複数の出射光線が集光レンズの光軸に直交する面内において該集光レンズの光軸を中心とする四角形又は正方形の四隅をそれぞれ通過するように構成されていてもよい。

また、複数の出射光線が上記四角形又は正方形の四隅をそれぞれ通過する形態において、複合プリズムは、第１のプリズム及び第２のプリズムを含んでいてもよい。この形態では、第１のプリズムは、複数の光入射面のうち第１の光入射面及び第２の光入射面を有し、複数の光出射面のうち第１の光入射面と平行であり且つ該第１の光入射面に光学的に結合された第１の光出射面、及び、第２の光入射面と平行であり且つ該第２の光入射面に光学的に結合された第２の光出射面を有する。第１の光入射面及び第２の光入射面は、第１の光入射面及び第２の光入射面を含む第１の表面、並びに、第１の光出射面及び第２の光出射面を含む第２の表面はそれぞれ、凸面を構成する。第１のプリズムは、複数の出射光線のうち二つの出射光線を、第１の光出射面及び第２の光出射面から前記一平面に平行な別の一平面に沿って出射する。第２のプリズムは、複数の光入射面のうち第３の光入射面及び第４の光入射面を有し、複数の光出射面のうち第３の光入射面と平行であり且つ該第３の光入射面に光学的に結合された第３の光出射面、及び、第４の光入射面と平行であり且つ該第４の光入射面に光学的に結合された第４の光出射面を有する。第３の光入射面及び第４の光入射面を含む第３の表面、並びに、第３の光出射面及び第４の光出射面を含む第４の表面はそれぞれ、凸面を構成する。第２のプリズムは、複数の出射光線のうち別の二つの出射光線を第３の光出射面及び第４の光出射面から前記一平面に沿って出射する。この形態の光モジュールでは、第１のプリズムから出力される二つの出射光線は、集光レンズの光軸を中心とする四角形又は正方形の四隅のうち前記一平面と平行な別の一平面に沿った二つの隅を通過する。また、第２のプリズムから出射される二つの出射光線は、当該四隅のうち前記一平面に沿った二つの隅を通過する。したがって、当該光モジュールでは、四つの出射光線が、集光レンズの光軸を中心とする四角形又は正方形の四隅をそれぞれ通過する。また、第１のプリズム及び第２のプリズムの光入射面及び光出射面は、凸多面体の表面に沿う面となっている。したがって、第１のプリズム及び第２のプリズムは、柱状体を切断することにより容易に製造され得る。また、第１の表面は凸面を構成しているので、第１の光入射面及び第２の光入射面を蒸着源に対して実質的に等価な位置に配置することが可能である。したがって、第１の光入射面及び第２の光入射面に反射防止膜を略均一に形成することが可能である。同様に、第１の光出射面及び第２の光出射面、第３の光入射面及び第４の光入射面、並びに、第３の光出射面及び第４の光出射面にも、反射防止膜を略均一に形成することが可能である。

また、一形態においては、第２のプリズムは、第３の光入射面と第３の光出射面の間の光路、及び、第４の光入射面と第４の光出射面との間の光路に干渉しない領域を有し、該領域は、光軸に水平又は垂直な辺を有していてもよい。この形態によれば、第２のプリズムの光学的な位置合わせが容易となる。

また、一形態においては、第１のプリズムは、複数の入射光線のうち第２のプリズムの第３の光入射面及び第４の光入射面に入射する二つの入射光線に干渉せず、第２のプリズムは、複数の出射光線のうち第１のプリズムの第１の光出射面及び第２の光出射面から出射される二つの出射光線に干渉しない。

以上説明したように、本発明の一側面及び実施形態によれば、安価な波長多重通信用の光モジュールが提供される。

一実施形態に係る光モジュールを概略的に示す平面図である。 一実施形態の複合プリズムを示す斜視図である。 別の実施形態に係る光モジュール１０Ａを概略的に示す平面図である。 複合プリズム１６Ａの斜視図である。 複合プリズム１６Ａの光入射面及び光出射面を示す平面図である。 更に別の実施形態に係る光モジュール１０Ｂを概略的に示す平面図である。 別の実施形態の複合プリズムを示す平面図である。 図７に示す複合プリズムを側方から見て示す平面図である。 図７に示す複合プリズムの光入射面及び光出射面を示す平面図である。 複合プリズムの第１のプリズムの製造方法を説明するための図である。 更に別の実施形態に係る複合プリズムを示す平面図である。 図１１に示す複合プリズムを側方から見て示す平面図である。 図１１に示す複合プリズムの光入射面及び光出射面を示す平面図である。

以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

図１は、一実施形態に係る光モジュールを概略的に示す平面図である。一実施形態に係る光モジュール１０は、図１に示すように、複数のレーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ、複数のコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ、複合プリズム１６、及び、集光レンズ１８を備えている。

図１に示す光モジュール１０は、四つのレーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを有している。これらレーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、互いに異なる波長をもつ光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ出射する。一実施形態では、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の波長は、ＣＷＤＭ（Ｃｏａｒｓｅ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）に準拠し得る。この場合、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄによって出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、１．３μｍ帯における２０ｎｍ間隔の複数の波長から選択された波長をもつ。

レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光軸は、一平面（図中、ＸＹ平面）に沿っており、実質的に互いに平行になっている。このため、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、マウント部材によって提供される平面上に配置され得る。また、一実施形態では、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、集光レンズ１８の光軸ＯＡに直交する方向（図中、Ｙ方向）において所定の間隔で一列に順に配置されている。この所定の間隔は、例えば、複数のレーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄをそれぞれ駆動する複数のドライバＩＣのサイズに従って決定され得るものであり、例えば、０．７５ｍｍである。

レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、四つのコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光入射面と光学的にそれぞれ結合されている。コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはそれぞれ、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄからの光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を光入射面において受ける。コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄはそれぞれ、光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を実質的に平行光である平行光線（即ち、コリメート光線）ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４に変換し、当該コリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４を光出射面から出射する。コリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４のフィールド径は、例えば、０．４ｍｍφである。これらコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４は、複合プリズム１６に向けて進行する。

図２は、一実施形態の複合プリズムを示す斜視図である。以下、図１と共に図２を参照する。複合プリズム１６は、四つの光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、及び、四つの光出射面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを有している。光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ、及び、光出射面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、光軸ＯＡが延在するＸ方向及びＹ方向に直交するＺ方向に略平行な平面形状を有している。

光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは、コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光出射面と光学的にそれぞれ結合されている。よって、コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの光出射面から出射されるコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４は、複合プリズム１６の光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄにそれぞれ入射する。

複合プリズムの光入射側面２０、即ち、光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの集合として画定される光入射側面２０は、凸形状をなしている。より具体的には、Ｙ方向において光入射面２０ａと光入射面２０ｄの間に設けられた光入射面２０ｂ，２０ｃの法線が当該光入射面２０ｂ，２０ｃにそれぞれ入射するコリメート光線ＬＣ２，ＬＣ３の光軸に対してなす角度は実質的に同じ大きさの角度である。また、光入射面２０ａ，２０ｄの法線が当該光入射面２０ａ，２０ｄにそれぞれ入射するコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ４の光軸に対してなす角度は実質的に同じ大きさの角度である。そして、光入射面２０ａ，２０ｄの法線がコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ４の光軸に対してなす角度は、光入射面２０ｂ，２０ｃの法線がコリメート光線ＬＣ２，ＬＣ３の光軸に対してなす角度よりも大きくなっている。

光出射面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれに対応している。光出射面２２ａは光入射面２０ａと、光出射面２２ｂは光入射面２０ｂと、光出射面２２ｃは光入射面２０ｃと、光出射面２２ｄは光入射面２０ｄとそれぞれ平行に設けられている。よって、複合プリズム１６は、四つの平行平板材が一体化された光学部品として構成されている。

この複合プリズム１６の光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに入射光線、即ちコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４がそれぞれ入射すると、これら光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４はフレネル屈折を生じ、光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の光路は集光レンズ１８の光軸ＯＡに近づけられる。そして、光出射面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄからは、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４が、一平面に沿って互いに略平行となるように出射される。また、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４の隣接光線間のピッチは、入射光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の隣接光線間のピッチよりも狭められる。例えば、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４の隣接光線間のピッチは０．４ｍｍまで狭められ、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４の集合の幅Ｗ１は、１．６ｍｍ以内に狭められる。

なお、複合プリズム１６の厚み、即ち、Ｘ方向とＹ方向に直交するＺ方向における複合プリズム１６の厚みは、０．４ｍｍφのコリメート光線が欠けることなく伝搬され得る厚みであればよい。このような複合プリズム１６の厚みは、例えば、２ｍｍ程度である。また、複合プリズム１６の形状、特に光入射面と対応の光出射面との間の距離、及び、複合プリズム１６に入射する入射光線の光軸と対応の光入射面の法線とがなす角度は、当該複合プリズム１６を構成する材料の屈折率により適宜決定され得る。また、複合プリズム１６は、少なくとも、光入射面２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに入射した入射光線の各々が、対応の光出射面から漏れ出して隣接する光出射面に漏れ出さないように構成されていればよい。このような複合プリズム１６の構成は、当該複合プリズム１６を構成する材料の屈折率に応じて決定され得る。なお、複合プリズム１６には、例えば、光学部品一般で採用されているガラス又は樹脂を用いることができる。

この複合プリズム１６の光出射面２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、集光レンズ１８に結合されている。集光レンズ１８は、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４を集光して、集光した光線を光ファイバＯＦの一端に結合する。一実施形態においては、集光レンズ１８は非球面レンズであり、球面形状の入射面を有し、入射面の曲率とは異なる曲率の球面形状の出射面を有し得る。なお、集光レンズ１８の出射面は平面形状であってもよい。集光レンズ１８の入射面の直径は例えば、２．０ｍｍである。この実施形態では、集光レンズ１８の入射面に入射した出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４は集光レンズ１８内においてフレネル屈折を生じ、集光レンズ１８の光出射面から出射され、光ファイバＯＦの一端に集光される。光ファイバＯＦの一端は、例えば、集光レンズ１８の光出射面から４〜６ｍｍの位置に設けられる。これにより、集光レンズ１８の光出射面と光ファイバＯＦの一端との間に、光アイソレータ等の光学部品を配置することが可能となる。

この光モジュール１０では、複合プリズム１６に入射したコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４は、互いに間隔を隔てているものの隣接光線間のピッチが狭められた出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４として当該複合プリズム１６から出力される。そして、複合プリズム１６から出射される出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４が集光レンズ１８を介して光ファイバＯＦの一端に結合される。したがって、光モジュール１０によれば、光ファイバＯＦの一端に結合される光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４の開口数（ＮＡ）が、光ファイバＯＦのＮＡに近づく。その結果、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光ファイバＯＦに対する結合効率が向上される。また、複合プリズム１６は、波長選択フィルタ及びアレイ型光導波路と比較して、安価である。したがって、光モジュール１０は安価に構成することが可能である。

次いで、別の実施形態に係る光モジュールについて説明する。図３は、別の実施形態に係る光モジュール１０Ａを概略的に示す平面図である。図３の領域（Ａ）には、レーザダイオード１２ｂ，１２ｃからの光線Ｌ２，Ｌ３の軌跡と共に、光モジュール１０Ａの構成が示されており、領域（Ｂ）には、レーザダイオード１２ａ，１２ｄからの光線Ｌ１，Ｌ４の軌跡と共に、光モジュール１０Ａの構成が示されている。

図３に示すように、別の実施形態に係る光モジュール１０Ａは、複合プリズム１６に代る複合プリズム１６Ａを備えている点において、光モジュール１０とは異なっている。図４は、複合プリズム１６Ａの斜視図であり、図４の領域（Ａ）には複合プリズム１６Ａの光入射面側の斜視図が示されており、図４の領域（Ｂ）には複合プリズム１６Ａの光出射面側の斜視図が示されている。また、図５は、複合プリズム１６Ａの光入射面及び光出射面を示す平面図であり、図５の領域（Ａ）には入射光線と共に複合プリズム１６Ａの光入射面を示す平面図が示されており、図５の領域（Ｂ）には出射光線と共に複合プリズム１６Ａの光出射面を示す平面図が示されている。以下、図３と共に図４及び図５を参照する。なお、以下の説明においては、方向を示すために、複合プリズム１６Ａの光出射面に対して光入射面が設けられている方向を「前方」、その逆方向を「後方」ということがある。また、光出射面２８ｂ，２８ｃに対して光出射面２８ａ，２８ｄが設けられている方向を「上方」、その逆方向を「下方」ということがある。

複合プリズム１６Ａは、四つの光入射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ、及び、四つの光出射面２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄを有している。この複合プリズム１６Ａの光入射面２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは、複合プリズム１６の２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄと同様に、コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄに光学的にそれぞれ結合されている。

この複合プリズム１６Ａは、入射光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の隣接光線間のピッチを狭めて出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４として出力する。また、複合プリズム１６Ａは、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４を、これら出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４が集光レンズ１８の光軸ＯＡに対して軸対称に進行するように、出射する。例えば、複合プリズム１６Ａは、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４が集光レンズ１８の光軸ＯＡに直交する面内において当該光軸ＯＡを中心とする四角形又は正方形の四隅をそれぞれ通過するように、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４を出射する。このため、複合プリズム１６Ａの光出射面２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄは、集光レンズ１８の光軸ＯＡに対して軸対称な位置を含むように設けられている。即ち、複合プリズム１６Ａの後方側では、光出射面２８ａ及び光出射面２８ｄが上段に設けられており、光出射面２８ｂ及び光出射面２８ｃが下段に設けられている。

複合プリズム１６Ａでは、光入射面２６ａは光出射面２８ａと、光入射面２６ｂは光出射面２８ｂと、光入射面２６ｃは光出射面２８ｃと、光入射面２６ｄは光出射面２８ｄとそれぞれ平行に設けられている。光入射面２６ａは、入射光線ＬＣ１が光軸ＯＡに近づき、且つ、上方に向かい、光出射面２８ａから出射光線ＬＯ１として出射されるよう、入射光線ＬＣ１の光軸に対して傾斜している。また、光入射面２６ｄは、入射光線ＬＣ４が光軸ＯＡに近づき、且つ、上方に向かい、光出射面２８ｄから出射光線ＬＯ４として出射されるよう、入射光線ＬＣ４の光軸に対して傾斜している。一方、光入射面２６ｂは、入射光線ＬＣ２が光軸ＯＡに近づき、且つ、下方に向かい、光出射面２８ｂから出射光線ＬＯ２として出射されるよう、入射光線ＬＣ２の光軸に対して傾斜している。また、光入射面２６ｃは、入射光線ＬＣ３が光軸ＯＡに近づき、且つ、下方に向かい、光出射面２８ｃから出射光線ＬＯ３として出射されるよう、入射光線ＬＣ３の光軸に対して傾斜している。

この複合プリズム１６Ａによれば、光モジュール１０の複合プリズム１６と同様に、入射光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の隣接光線間のピッチが狭められ、これら光線は互いに平行な光線である出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４として出射され、集光レンズ１８によって光ファイバＯＦの一端に結合される。したがって、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光ファイバＯＦに対する結合効率が向上される。加えて、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４が集光レンズ１８の光軸ＯＡに対して軸対称に進行するので、出射光線ＬＯ１，ＬＯ２，ＬＯ３，ＬＯ４のＮＡの差異が低減される。その結果、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出射される光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光ファイバＯＦに対する結合効率の差異が低減される。また、光モジュール１０Ａでは、集光レンズ１８の光入射面に入射する光線の集合のフィールドパターンの幅が、光モジュール１０において集光レンズ１８の光入射面に入射する光線の集合のフィールドパターンの幅よりも狭くなる。これにより、集光レンズ１８の光入射面の設計が容易となり、且つ、集光レンズ１８のアパチャーを小さくすることが可能となる。

次いで、更に別の実施形態に係る光モジュールについて説明する。図６は、更に別の実施形態に係る光モジュール１０Ｂを概略的に示す平面図である。図６の領域（Ａ）には、レーザダイオード１２ｂ，１２ｃからの光線Ｌ２，Ｌ３の軌跡と共に、光モジュール１０Ｂの構成が示されており、領域（Ｂ）には、レーザダイオード１２ａ，１２ｄからの光線Ｌ１，Ｌ４の軌跡と共に、光モジュール１０Ｂの構成が示されている。

図６に示す光モジュール１０Ｂでは、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの間に、集光レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄがそれぞれ設けられている。この光モジュール１０Ｂは、集光レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄによってビームウエストを形成する。即ち、集光レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、レーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄから出射されコリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにそれぞれ入射する光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４のビーム径を細くする。これにより、光モジュール１０Ｂでは、コリメートレンズ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄから出力されるコリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の径が小さくなる。したがって、光モジュール１０Ｂによれば、コリメート光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４が複合プリズム１６Ｂにおける対応の光入射面及び光出射面から漏れ出すことをより確実に防止することができる。

次いで、図３及び図６の光モジュールに利用可能な複合プリズムの別の実施形態について説明する。図７は、別の実施形態の複合プリズム１６Ｃを示す平面図である。図７の領域（Ａ）には、複合プリズム１６Ｃが、光線ＬＣ２，ＬＣ３の軌跡と共に示されており、図７の領域（Ｂ）には、複合プリズム１６Ｃが、光線ＬＣ１，ＬＣ４の軌跡と共に示されている。図８は、図７に示す複合プリズム１６Ｃを側方から見て示す平面図である。図９は、図７に示す複合プリズムの光入射面及び光出射面を示す平面図であり、図９の領域（Ａ）には入射光線（コリメート光線）と共に複合プリズム１６Ｃの光入射面を示す平面図が示されており、図９の領域（Ｂ）には出射光線と共に複合プリズム１６Ｃの光出射面を示す平面図が示されている。

図７、図８、及び図９に示す複合プリズム１６Ｃは、図３及び図６に示した光モジュールの複合プリズムに代えて用いることができる光学部品であり、第１のプリズム４０及び第２のプリズム４２を有している。

第１のプリズム４０は、第１の光入射面４０ａ、第２の光入射面４０ｂ、第１の光出射面４０ｃ、及び第２の光出射面４０ｄを含んでいる。第１の光入射面４０ａと第１の光出射面４０ｃは、互いに平行であり、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に対して傾斜した平面である。また、第２の光入射面４０ｂと第２の光出射面４０ｄは、互いに平行であり、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向に対して傾斜した平面である。また、第１の光入射面４０ａ及び第２の光入射面４０ｂを含む第１の表面４０ｆは、凸面を構成しており、第１の光出射面４０ｃ及び第２の光出射面４０ｄを含む第２の表面４０ｇも凸面を構成している。換言すると、第１の光入射面４０ａ、第２の光入射面４０ｂ、第１の光出射面４０ｃ、及び第２の光出射面４０ｄは、凸多面体（即ち、平行六面体）の表面に沿う平面である。

この第１のプリズム４０は、光線ＬＣ２を第１の光入射面４０ａにおいて受けて、出射光線ＯＬ２を第１の光出射面４０ｃから出力する。また、第１のプリズム４０は、第２の光入射面４０ｂにおいて光線ＬＣ３を受けて、出射光線ＬＯ３を第２の光出射面４０ｄから出力する。上述したように、第１の光入射面４０ａと第２の光入射面４０ｂを含む第１の表面４０ｆ、及び、第１の光出射面４０ｃと第２の光出射面４０ｄを含む第２の表面４０ｇはそれぞれ、凸面を形成している。即ち、第１のプリズム４０は、光軸ＯＡ方向における両側において凸形状を有している。したがって、光線ＬＣ２に基づく出射光線ＬＯ２と光線ＬＣ３に基づく出射光線ＬＯ３のＹ方向における配列順は、光線ＬＣ２及び光線ＬＣ３のＹ方向における配列順とは逆の配列順となる。また、第１の光入射面４０ａ、第２の光入射面４０ｂ、第１の光出射面４０ｃ、及び第２の光出射面４０ｄは、Ｚ方向に対して傾斜しているので、出射光線ＬＯ２及び出射光線ＬＯ３は、光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の光軸を含む一平面と平行な別の平面に沿って第１のプリズム４０から出力される。そして、出射光線ＬＯ２及び出射光線ＬＯ３は、光軸ＯＡを中心とする上述の四角形又は正方形の四隅のうち、上記別の平面に沿った二つの隅を通過する。

さらに、第１のプリズム４０は、光軸ＯＡ方向に延びる辺を有している。一実施形態では、第１のプリズム４０は、光軸ＯＡ方向に延びる一対の側面４０ｓ，４０ｔを有しており、当該一対の側面４０ｓ，４０ｔが光軸ＯＡ方向に延びる辺を提供している。かかる辺を基準とすることにより、第１のプリズム４０の光学的な位置合わせが容易となる。また、一対の側面４０ｓ，４０ｔが形成されることにより、第１のプリズム４０のＹ方向におけるサイズは小さくなる。したがって、第１のプリズム４０は、光線ＬＣ１及び光線ＬＣ４、即ち、第２のプリズムに入射する光線に干渉しないようになっている。

第２のプリズム４２は、第３の光入射面４２ａ、第４の光入射面４２ｂ、第３の光出射面４２ｃ、及び第４の光出射面４２ｄを含んでいる。第３の光入射面４２ａと第３の光出射面４２ｃは、互いに平行であり、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜した平面である。また、第４の光入射面４２ｂと第４の光出射面４２ｄは、互いに平行であり、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜した平面である。また、第３の光入射面４２ａ及び第４の光入射面４２ｂを含む第３の表面４２ｆは、凸面を構成しており、第３の光出射面４２ｃ及び第４の光出射面４２ｄを含む第４の表面４２ｇも凸面を構成している。換言すると、第３の光入射面４２ａ、第４の光入射面４２ｂ、第３の光出射面４２ｃ、及び第４の光出射面４２ｄは、凸多面体の表面に沿う平面である。

この第２のプリズム４２は、光線ＬＣ１を第３の光入射面４２ａにおいて受けて、出射光線ＯＬ１を第３の光出射面４２ｃから出力する。また、第２のプリズム４２は、第４の光入射面４２ｂにおいて光線ＬＣ４を受けて、出射光線ＬＯ４を第４の光出射面４２ｄから出力する。上述したように、第３の光入射面４２ａと第４の光入射面４２ｂを含む第３の表面４２ｆ、及び、第３の光出射面４２ｃと第４の光出射面４２ｄを含む第４の表面４２ｇはそれぞれ、凸面を形成している。即ち、第２のプリズム４２は、光軸ＯＡ方向における両側において凸形状を有している。したがって、光線ＬＣ１に基づく出射光線ＬＯ１と光線ＬＣ４に基づく出射光線ＬＯ４のＹ方向における配列順は、光線ＬＣ１及び光線ＬＣ４のＹ方向における配列とは逆の配列順となる。また、出射光線ＬＯ１及び出射光線ＬＯ４は、光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の光軸を含む一平面に沿って第２のプリズム４２から出力される。そして、出射光線ＬＯ１及び出射光線ＬＯ４は、光軸ＯＡを中心とする上述の四角形又は正方形の四隅のうち、上記一平面に沿った二つの隅を通過する。

さらに、第２のプリズム４２は、光軸ＯＡ方向に延びる辺を有している。一実施形態では、第２のプリズム４２は一対の側面４２ｓ，４２ｔを有しており、当該一対の側面４２ｓ，４２ｔが光軸ＯＡ方向に延びる辺を提供している。かかる辺を基準とすることにより、第２のプリズム４２の光学的な位置合わせが容易となる。また、一対の側面４２ｓ，４２ｔが形成されることにより、第２のプリズム４２のＹ方向におけるサイズは小さくなる。

また、第２のプリズム４２の上面４２ｕのＺ方向における位置は、第１のプリズム４０の上面４０ｕのＺ方向における位置よりも低くなっている。したがって、第２のプリズム４２は、出射光線ＬＯ２及びＬＯ３に干渉せず、出射光線ＬＯ２及びＬＯ３は、第２のプリズム４２の上面４２ｕの上を通過するようになっている。

以上説明した複合プリズム１６Ｃの第１のプリズム４０及び第２のプリズム４２それぞれの光入射面及び光出射面は、凸多面体の表面に沿う平面となっている。したがって、第１のプリズム４０及び第２のプリズム４２は、柱状体を切断することにより容易に製造され得る。例えば、図１０に示すように、六角柱１００を、図中点線で示す切断線ＣＬに沿って斜めに切断することにより、第１のプリズム４０を作成することが可能である。また、第２のプリズム４２は、図７に示す平面形状を有する柱状体を、当該柱状体の長手方向に直交する面において切断することにより、製造することが可能である。なお、第１のプリズム４０は、四角柱を斜めに切断することにより、平行六面体を作成し、その後、当該平行六面体に対して一対の側面４０ｓ，４０ｔを形成することによっても、作成することが可能である。

また、第１の表面４０ｆは、凸面であるので、第１の光入射面４０ａ及び第２の光入射面４０ｂを、蒸着源に対して実質的に均等な距離に配置することが可能である。したがって、第１の光入射面４０ａ及び第２の光入射面４０ｂに対して反射防止漠を略均一に形成することが可能である。同様に、第１の光出射面４０ｃ及び第２の光出射面４０ｄ、第３の光入射面４２ａ及び第４の光入射面４２ｂ、並びに、第３の光出射面４２ｃ及び第４の光出射面４２ｄにも、反射防止膜を略均等に形成することが可能である。

次いで、図３及び図６に示した光モジュールの複合プリズムに代えて用いることのできる別の複合プリズムについて説明する。図１１は、別の実施形態の複合プリズム１６Ｄを示す平面図である。図１１の領域（Ａ）には、複合プリズム１６Ｄが、光線ＬＣ１，ＬＣ２の軌跡と共に示されており、図１１の領域（Ｂ）には、複合プリズム１６Ｄが、光線ＬＣ３，ＬＣ４の軌跡と共に示されている。図１２は、図１１に示す複合プリズムを側方から見て示す平面図である。図１３は、図１１に示す複合プリズム１６Ｄの光入射面及び光出射面を示す平面図であり、図１３の領域（Ａ）には入射光線（コリメート光線）と共に複合プリズム１６Ｄの光入射面を示す平面図が示されており、図１３の領域（Ｂ）には出射光線と共に複合プリズム１６Ｄの光出射面を示す平面図が示されている。

複合プリズム１６Ｄは、第１のプリズム４０及び第２のプリズム５０を有している。複合プリズム１６Ｄの第１のプリズム４０の形状は、複合プリズム１６Ｃの第１のプリズム４０の形状と同一である。複合プリズム１６Ｄの第１のプリズム４０は、第１の光入射面４０ａにおいて光線ＬＣ１を受けて、第１の光出射面４０ｃから出射光線ＬＯ１を出力する。また、複合プリズム１６Ｄの第１のプリズム４０は、第２の光入射面４０ｂにおいて光線ＬＣ２を受けて、第２の光出射面４０ｄから出射光線ＬＯ２を出力する。出射光線ＬＯ１及び出射光線ＬＯ２は、光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の光軸を含む一平面に平行な別の平面に沿って第１のプリズム４０から出射される。また、光線ＬＣ１に基づく出射光線ＬＯ１と光線ＬＣ２に基づく出射光線ＬＯ２のＹ方向における配列順は、光線ＬＣ１と光線ＬＣ２のＹ方向における配列とは逆の配列順となる。そして、出射光線ＬＯ１及び出射光線ＬＯ２は、光軸ＯＡを中心とする上述の四角形又は正方形の四隅のうち、上記別の平面に沿った二つの隅を通過する。この第１のプリズム４０は、第２のプリズム５０に入射する光線ＬＣ３及びＬＣ４に干渉しないように、Ｙ方向に偏位した位置に配置されている。

第２のプリズム５０は、第３の光入射面５０ａ、第４の光入射面５０ｂ、第３の光出射面５０ｃ、及び第４の光出射面５０ｄを含んでいる。第３の光入射面５０ａと第３の光出射面５０ｃは、互いに平行であり、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜した平面である。また、第４の光入射面５０ｂと第４の光出射面５０ｄは、互いに平行であり、Ｘ方向及びＹ方向に対して傾斜した平面である。また、第３の光入射面５０ａ及び第４の光入射面５０ｂを含む第３の表面５０ｆは、凸面を構成しており、第３の光出射面５０ｃ及び第４の光出射面５０ｄを含む第４の表面５０ｇも凸面を構成している。換言すると、第３の光入射面５０ａ、第４の光入射面５０ｂ、第３の光出射面５０ｃ、及び第４の光出射面５０ｄは、凸多面体の表面に沿う平面である。

第２のプリズム５０は、光線ＬＣ３を第３の光入射面５０ａにおいて受けて、出射光線ＯＬ３を第３の光出射面５０ｃから出射する。また、第２のプリズム５０は、第４の光入射面５０ｂにおいて光線ＬＣ４を受けて、出射光線ＬＯ４を第４の光出射面５０ｄから出射する。第２のプリズム５０において、第３の光入射面５０ａ及び第４の光入射面５０ｂを含む複合面は凸面を構成しており、第３の光出射面５０ｃ及び第４の光出射面５０ｄを含む複合面は凸面を構成している。したがって、光線ＬＣ３に基づく出射光線ＬＯ３と光線ＬＣ４に基づく出射光線ＬＯ４のＹ方向における配列順は、光線ＬＣ３及び光線ＬＣ４のＹ方向における配列とは逆の配列順となる。また、出射光線ＬＯ３及び出射光線ＬＯ４は、光線ＬＣ１，ＬＣ２，ＬＣ３，ＬＣ４の光軸を含む一平面に沿って第２のプリズム５０から出射される。そして、出射光線ＬＯ３及び出射光線ＬＯ４は、光軸ＯＡを中心とする上述の四角形又は正方形の四隅のうち、上記一平面に沿った二つの隅を通過する。

さらに、第２のプリズム５０は、第３の光入射面５０ａと第３の光出射面５０ｃの間の光路、第４の光入射面５０ｂと第４の光出射面５０ｄの間の光路に干渉しない領域５０ｒを有しており、当該領域５０ｒにおいて、光軸ＯＡに平行又は垂直な辺を提供している。一実施形態においては、第２のプリズム５０は、光軸ＯＡに直交する直交面５０ｖ及び光軸ＯＡ方向に延びる側面５０ｈを有している。これら直交面５０ｖ及び側面５０ｈは、光軸ＯＡに垂直な辺及び水平な辺をそれぞれ提供している。かかる辺を基準とすることにより、第２のプリズム５０の光学的な位置合わせが容易となる。

また、第２のプリズム５０の上面５０ｕのＺ方向における位置は、第１のプリズム４０の上面４０ｕのＺ方向における位置よりも低くなっている。したがって、第２のプリズム５０は、出射光線ＬＯ１及びＬＯ２に干渉せず、出射光線ＬＯ１及びＬＯ２は、第２のプリズム５０の上面５０ｕの上を通過するようになっている。

以上説明した複合プリズム１６Ｄの第２のプリズム５０も、柱状体を切断することによって、容易に製造することが可能である。また、第３の光入射面５０ａ及び第４の光入射面５０ｂ、並びに、第３の光出射面５０ｃ及び第４の光出射面５０ｄに、略均一に反射防止膜を形成することが可能である。

以上、種々の実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。

例えば、上述した実施形態の光モジュールは、四つのレーザダイオード１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを備えているが、光モジュールに搭載されるレーザダイオードの個数は、四つに限定されるものではなく、二以上の任意の個数であり得る。また、光モジュールに搭載されるレーザダイオードの個数に応じて、コリメートレンズの個数、複合プリズムの光入射面及び光出射面の個数、複合プリズムの光入射面の法線が入射光線の光軸に対してなす角度といったパラメータは、適宜変更され得る。

また、上述した実施形態の光モジュールは、ＣＷＤＭに準拠する波長をもつ光線を取り扱うものであったが、光モジュールが取り扱う光線の波長は当該光モジュールが準拠すべき規格又は通信方式に応じて適宜変更され得る。

１０，１０Ａ，１０Ｂ…光モジュール、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…レーザダイオード、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…コリメートレンズ、１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ…複合プリズム、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ…光入射面、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ…光出射面、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ…光入射面、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…光出射面、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ…集光レンズ、４０…第１のプリズム、４２…第２のプリズム、５０…第２のプリズム、ＯＡ…集光レンズの光軸、ＯＦ…光ファイバ。

Claims (4)

1. 互いに異なる波長をもつ四つの光線をそれぞれ出射する四つのレーザダイオードであり、該四つの光線の光軸が一平面に沿い且つ実質的に互いに平行になるように配置された該四つのレーザダイオードと、
   前記四つのレーザダイオードと光学的にそれぞれ結合された四つのコリメートレンズと、
   前記四つのコリメートレンズと光学的にそれぞれ結合された四つの光入射面、及び、該四つの光入射面にそれぞれに平行な四つの光出射面を有する複合プリズムと、
   前記四つの光出射面に光学的に結合されており、入射する光線を光ファイバの一端に集光する集光レンズと、
   を備え、
   前記複合プリズムは、前記四つの光出射面からそれぞれ出射される四つの出射光線のピッチを、前記四つの光入射面にそれぞれ入射する四つの入射光線のピッチよりも狭くし、前記四つの出射光線を、前記集光レンズの光軸に対して軸対称に出射し、且つ、前記四つの出射光線が前記集光レンズの光軸に直交する面内において該光軸を中心とする四角形の四隅をそれぞれ通過するように構成され、
   前記複合プリズムは、単一のプリズムである、
   光モジュール。
2. 互いに異なる波長をもつ複数の光線をそれぞれ出射する複数のレーザダイオードであり、該複数の光線の光軸が一平面に沿い且つ実質的に互いに平行になるように配置された該複数のレーザダイオードと、
   前記複数のレーザダイオードと光学的にそれぞれ結合された複数のコリメートレンズと、
   前記複数のコリメートレンズと光学的にそれぞれ結合された複数の光入射面、及び、該複数の光入射面にそれぞれ対応する複数の光出射面を有する複合プリズムと、
   前記複数の光出射面に光学的に結合されており、入射する光線を光ファイバの一端に集光する集光レンズと、
   を備え、
   前記複数のレーザダイオードの個数は四つであり、
   前記複合プリズムは、前記複数の光出射面からそれぞれ出射される複数の出射光線のピッチを、前記複数の光入射面にそれぞれ入射する複数の入射光線のピッチよりも狭くし、前記複数の出射光線を、前記集光レンズの光軸に対して軸対称に出射し、且つ、前記複数の出射光線が前記集光レンズの光軸に直交する面内において該光軸を中心とする四角形の四隅をそれぞれ通過するように構成されており、
   前記複合プリズムは、第１のプリズム及び第２のプリズムを含み、
   前記第１のプリズムは、前記複数の光入射面のうち第１の光入射面及び第２の光入射面を有し、前記複数の光出射面のうち前記第１の光入射面と平行であり且つ該第１の光入射面に光学的に結合された第１の光出射面、及び、前記第２の光入射面と平行であり且つ該第２の光入射面に光学的に結合された第２の光出射面を有し、
   前記第１の光入射面及び前記第２の光入射面を含む第１の表面、並びに、前記第１の光出射面及び前記第２の光出射面を含む第２の表面はそれぞれ、凸面を構成し、
   前記第１のプリズムは、前記複数の出射光線のうち二つの出射光線を前記第１の光出射面及び前記第２の光出射面から前記一平面に平行な別の一平面に沿って出射し、
   前記第２のプリズムは、前記複数の光入射面のうち第３の光入射面及び第４の光入射面を有し、前記複数の光出射面のうち前記第３の光入射面と平行であり且つ該第３の光入射面に光学的に結合された第３の光出射面、及び、前記第４の光入射面と平行であり且つ該第４の光入射面に光学的に結合された第４の光出射面を有し、
   前記第３の光入射面及び前記第４の光入射面を含む第３の表面、並びに、前記第３の光出射面及び前記第４の光出射面を含む第４の表面はそれぞれ、凸面を構成し、
   前記第２のプリズムは、前記複数の出射光線のうち別の二つの出射光線を前記第３の光出射面及び前記第４の光出射面から前記一平面に沿って出射する、
   光モジュール。
3. 前記第２のプリズムは、前記第３の光入射面と前記第３の光出射面の間の光路、及び、前記第４の光入射面と前記第４の光出射面との間の光路に干渉しない領域を有し、該領域は、前記光軸に水平又は垂直な面を有する、請求項２に記載の光モジュール。
4. 前記第１のプリズムは、前記複数の入射光線のうち前記第２のプリズムの第３の光入射面及び第４の光入射面に入射する二つの入射光線に干渉せず、
   前記第２のプリズムは、前記複数の出射光線のうち前記第１のプリズムの前記第１の光出射面及び前記第２の光出射面から出射される二つの出射光線に干渉しない、
   請求項２又は３に記載の光モジュール。

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