JP6430075B2 - 光部品および光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、入射した光を別の光学素子へと導く光部品と、光部品を用いた光モジュールに関する。

レーザダイオードまたはフォトダイオードを含む受発光素子と、レンズを含む光部品と、を、ファイバレセプタクルを含む光入出力ポートを有するセラミックスパッケージ内に封入した光モジュールが、光通信用トランシーバを含む通信用機器で用いられている。

下記の特許文献１には、複数のレーザダイオードと光合分波器とを集積した光モジュールが開示されている。この光合分波器は、バンドパスフィルタとミラーとが平板に接着された構造を有する。

また、下記の特許文献２には、波長可変レーザと波長モニタとを備える光モジュールが開示されている。この波長モニタは、周期的な透過スペクトル特性を有するエタロンと、エタロンを透過した光の強度を測定するフォトダイオードと、を備えている。

特開２０１５−２２５９７９号公報 特開２０１２−１２９２５９号公報

しかしながら、上記従来の光モジュールでは、特定の波長を選択する光学素子を含む光部品の温度依存性について考慮されていなかった。このため、温度変化に伴って光部品の光の透過特性が変化してしまうという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、温度変化に伴う光の透過特性の変化を抑えることができる光部品を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の光部品は、第１面と第２面との間で光路を形成する光路形成部材、および光路形成部材の第２面側に設けられる光学素子を含む光学部材と、光学部材に接続され、温度変化によって光の光学部材への入射角を変化させる角度調整部材と、固定面と、前記固定面に対向する前記光路形成部材の第４面と、の間に設けられ、正四角柱状の構造を有する固定部材とを備える。前記角度調整部材は、前記光路形成部材の前記第４面に接続され、前記固定部材の周囲を囲む可動部材と、前記固定部材の各面の一部と、前記可動部材の対向する部分と、の間を接続する接続部材とを有する。前記接続部材は、前記固定部材の前記各面の幅方向の中心ではない位置に配置される。

本発明にかかる光部品は、温度変化に伴う光の透過特性の変化を抑えることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態１による光学部材の他の構成例を模式的に示す図 温度変化に伴う光合分波器の透過スペクトルの波長シフトの様子の一例を示す図 入射角の変化に伴う光合分波器の透過スペクトルの波長シフトの様子の一例を示す図 本発明の実施の形態１による温度上昇に伴う角度調整部材の角度変化の様子を模式的に示す図 本発明の実施の形態２による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態３による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態３による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態４による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態４による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図 本発明の実施の形態５による光モジュールの構成の一例を模式的に示す断面図 本発明の実施の形態５による光モジュールの構成の一例を模式的に示す断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる光部品および光モジュールを図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図である。なお、固定面５０に平行な面内で、互いに直交する２つの軸をＸ軸とＺ軸とし、Ｘ軸とＺ軸に垂直な軸をＹ軸とする。以下に示す図でも同様である。また、実施の形態１では、光部品が光合分波器１である場合が説明される。

光合分波器１は、合波された光信号を各波長の光信号に分波し、各波長の光信号を合波する光学部材１０を有する。光学部材１０は、所望の波長帯域の光信号のみを透過させ、所望の波長帯域以外の波長を有する光信号を反射させる光学素子である複数の波長選択素子１１と、入射された光信号を高効率に反射させる光学素子である反射素子１２と、波長選択素子１１と反射素子１２とを互いに平行に対向させて固定する光路形成部材１３と、を備える。

光路形成部材１３は、反射素子１２が配置される第１面１３ａと、波長選択素子１１が配置される第２面１３ｂと、が平行となる、光信号に対して透明な平行平板状の板状部材によって構成される。図の例では、ＸＺ面内の形状が平行四辺形状となっている。光路形成部材１３には、エタロンまたはガラス板が例示される。

波長選択素子１１は、光路形成部材１３の第２面１３ｂに配置される。ここでは、４個の波長選択素子１１−１から波長選択素子１１−４が設けられ、波長選択素子１１−１から波長選択素子１１−４が透過させる光信号の中心波長は異なっている。波長選択素子１１には、バンドパスフィルタが例示される。なお、図１では、４個の波長選択素子１１−１から波長選択素子１１−４が設けられる場合が示されているが、波長選択素子１１の数、すなわちチャンネル数に制約はなく、波長選択素子１１は１個以上設けられればよい。

反射素子１２は、光路形成部材１３の第１面１３ａ上の、波長選択素子１１で反射された光信号を受光できる位置に設けられる。反射素子１２には、ミラーが例示される。図１では、反射素子１２は、光路形成部材１３の第１面１３ａ上に、金属膜または誘電体多層膜が直接製膜された場合が例示されている。

光学部材１０は、光路形成部材１３の第１面１３ａ上の反射素子１２が設けられていない領域に、光学素子である反射防止膜１４を備える。反射防止膜１４は、光路形成部材１３へと入射する光信号または光路形成部材１３から出射される光信号の反射を抑える機能を有する。図１では、反射防止膜１４は、光路形成部材１３の第１面１３ａ上に直接製膜された場合が例示されている。

光合分波器１は、光路形成部材１３の第３面１３ｃに設けられる角度調整部材１５と、角度調整部材１５を介して光路形成部材１３を支持する固定部材１６と、を備える。角度調整部材１５は、光路形成部材１３の第３面１３ｃの全面を覆うように設けられる。角度調整部材１５には、アクリル樹脂が例示される。

角度調整部材１５は、後述するように、光合分波器１の温度が上昇した時に、光学部材１０、より具体的には波長選択素子１１へ入射する光信号の入射角を増大させるように配置される。図１（ａ）の場合、光合分波器１を反時計回りに回転させると、波長選択素子１１への光信号の入射角が大きくなる。このため、角度調整部材１５は、ＸＺ面において、入射光軸Ｏｉの方向、すなわち第１面１３ａ側の端部１５ａから第２面１３ｂ側の端部１５ｂに向かう方向、に沿って徐々に幅が減少する形状を有する。図１の例では、角度調整部材１５のＸＺ面の形状は、台形状を有している。なお、波長選択素子１１へ光信号の入射角度を大きくさせる方向は、光路形成部材１３での光信号の入射位置と、波長選択素子１１への光信号の入射順序とによって変化する。光路形成部材１３での光信号の入射位置を中心にして、光信号が最後に伝達する波長選択素子１１−４から、光信号が最初に伝達する波長選択素子１１−１に向かう方向に回転するように、角度調整部材１５が設けられる。

固定部材１６は、角度調整部材１５を介して光路形成部材１３を固定する部材である。固定部材１６には、壁状部材、あるいは固定面５０に対して直立するように固定された柱状部材が例示される。図１では、固定面５０に対して固定部材１６である固定柱が垂直となるように固定され、固定部材１６に光路形成部材１３が角度調整部材１５を介して固定される。このとき、光路形成部材１３のＺＸ面に平行な第４面１３ｄが固定面５０と平行となるように、光路形成部材１３は固定される。つまり、光路形成部材１３は、角度調整部材１５を介して固定部材１６に片持ち構造で支持される。

なお、光路形成部材１３は、光信号に対して透明であることが望ましいが、光信号に対して不透明であってもよい。この場合には、光が伝搬できるように、光路形成部材１３中に長孔を設ければよい。

また、図１では、反射素子１２と反射防止膜１４とは、光路形成部材１３に薄膜の形態で製膜される場合を示したが、他の形態であってもよい。図２は、本発明の実施の形態１による光学部材の他の構成例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は側面図である。この例では、光路形成部材１３は、平行平板の板状部材１３１と、一対の平行な面のうち一方の面に接着される透明部材１３２と、他方の面に接着され、波長選択素子１１を支持する支持部材１３３と、を有する。透明部材１３２の上面は、板状部材１３１の上面よりも突出するように設けられる。透明部材１３２に、反射素子１２と反射防止膜１４とが製膜されている。なお、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

ここで、光合分波器１の分波動作について説明する。なお、図１（ａ）には、光合分波器１が光分波器に用いられる場合において、光合分波器１の内部を伝播される光信号の光路を概念的に示している。

まず、互いに異なる波長を有する複数の光信号を含む波長多重化された光信号が、反射防止膜１４から光路形成部材１３に入射される。図１では、波長多重化された光信号は、４つの波長λ１から波長λ４の光信号を含む。光信号の入射光軸はＯｉである。光路形成部材１３に入射された光信号は、波長選択素子１１−１で波長λ１の光信号が出射光軸Ｏ₁に沿って透過され、残りの波長λ２から波長λ４の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。

ついで、波長λ２から波長λ４の光信号を含む波長多重化された光信号は、反射素子１２で波長選択素子１１−２に向かって反射される。その後、波長選択素子１１−２で波長λ２の光信号が出射光軸Ｏ₂に沿って透過され、残りの波長λ３から波長λ４の光信号を含む波長多重化された光信号が反射される。

同様に、波長λ３から波長λ４の光信号を含む波長多重化された光信号は、反射素子１２で波長選択素子１１−３に向かって反射される。その後、波長選択素子１１−３で波長λ３の光信号が出射光軸Ｏ₃に沿って透過され、残りの波長λ４の光信号は反射される。そして、波長λ４の光信号は、反射素子１２で波長選択素子１１−４に向かって反射され、波長選択素子１１−４で波長λ４の光信号が出射光軸Ｏ₄に沿って透過される。なお、合波動作については、分波動作において、光信号を逆方向から、すなわち波長選択素子１１側から入射させることによって、複数の波長の光信号が合波され、反射防止膜１４側から出射される。

つぎに、光合分波器１の光学特性について説明する。波長選択素子１１であるバンドパスフィルタは、基板上に多層の光学膜が積層された構造を有する。光合分波器１の温度が上昇すると、基板と光学膜との間の線膨張係数の違いによって、各膜厚にわずかな変化が生じ、透過帯域のシフトが発生する。図３は、温度変化に伴う光合分波器の透過スペクトルの波長シフトの様子の一例を示す図である。ここでは、温度が２５℃および８５℃の場合における光合分波器１の透過スペクトルが示される。図３に示されるように、温度が上昇すると、透過スペクトルは長波長側にシフトする。同図の場合、単位温度変化に対する波長シフト量αは０．００２９ｎｍ／℃である。このような温度変化による透過帯域のシフトは、温度変化に伴う光強度変化、すなわちトラッキングエラーの原因になる。

図４は、入射角の変化に伴う光合分波器の透過スペクトルの波長シフトの様子の一例を示す図である。ここでは、入射角が７．４度、７．６度および７．８度の場合における光合分波器１の透過スペクトルが示される。図４に示されるように、入射角が大きくなると、透過スペクトルは短波長側にシフトする。同図の場合、単位角度変化に対する波長シフト量βは０．６ｎｍ／度である。

図５は、本発明の実施の形態１による温度上昇に伴う角度調整部材の角度変化の様子を模式的に示す図であり、（ａ）は常温での角度調整部材の上面図であり、（ｂ）は常温からΔＴ度上昇したときの角度調整部材の上面図である。図５を参照しながら、角度調整部材１５の線膨張に伴う光合分波器１の角度変化について説明する。

図５（ａ）に示されるように、常温での角度調整部材１５の台形状の面において、上底の長さをａとし、下底の長さをｂとする。また、常温での角度調整部材１５の台形状の面において、２つの斜辺を延長して交差して得られる角度をθとする。なお、以下では、この台形状の面で、２つの斜辺を延長して交差する角度を、角度調整部材１５の角度という。さらに、斜辺のうちの一方の長さをＬとすると、ｔａｎθは、次式（１）のようになる。
ｔａｎθ＝（ｂ−ａ）／Ｌ ・・・（１）

常温から温度がΔＴ上昇すると、図５（ｂ）に示されるように、角度調整部材１５は、幅方向に線膨張する。角度調整部材１５の線膨張係数をγとすると、上底の長さはａ（１＋γΔＴ）であり、下底の長さはｂ（１＋γΔＴ）である。また、この温度での角度調整部材１５の角度はθ＋Δθとなる。このときのｔａｎ（θ＋Δθ）は、次式（２）のようになる。
ｔａｎ（θ＋Δθ）＝（ｂ−ａ）（１＋γΔＴ）／Ｌ
＝（１＋γΔＴ）ｔａｎθ ・・・（２）

角度調整部材１５がアクリル樹脂によって構成される場合には、線膨張係数γは最大でも９×１０^-5［℃^-1］である。角度調整部材１５の線膨張に伴う光合分波器１の角度変化Δθ／ΔＴは、式（１）と式（２）とから、次式（３）のように求められる。
Δθ／ΔＴ＝０．５γｓｉｎ（２θ） ・・・（３）

ここで、角度調整部材１５の角度θを３０度として計算すると、角度調整部材１５の線膨張に伴う光合分波器１の角度変化Δθ／ΔＴは、次式（４）のようになる。
Δθ／ΔＴ＝０．５×９×１０^-5×ｓｉｎ（２×３０°）
＝３．９×１０^-5［ｒａｄ／℃］
＝０．００２２［度／℃］ ・・・（４）

すなわち、光合分波器１の温度上昇によって、角度調整部材１５の角度は増加する。また、角度調整部材１５の角度が変化することは、角度調整部材１５に接続される光路形成部材１３および波長選択素子１１への光信号の入射角が、同じ角度だけ変化することを示している。よって、角度調整部材１５の線膨張に伴う透過スペクトルの波長シフトδは、次式（５）によって示される。
δ＝β×Δθ／ΔＴ＝０．００１３［ｎｍ／℃］ ・・・（５）

図４で説明したように、光合分波器１への光信号の入射角が大きくなると透過スペクトルは短波長側にシフトする。つまり、温度上昇に伴って、光合分波器１への光信号の入射角が変化することで、（５）式で示される割合で透過する光信号の波長が短波長側にシフトすることになる。

したがって、温度上昇に伴って光合分波器１自体の透過スペクトルは長波長側にα＝０．００２９［ｎｍ／℃］の割合でシフトする。一方、角度調整部材１５の線膨張によって光合分波器１への光信号の入射角が大きくなる効果で、光合分波器１の透過スペクトルは短波長側へとδ＝０．００１３［ｎｍ／℃］の割合で波長シフトする。その結果、正味の温度上昇に伴う光合分波器１の波長シフト量Δλは、０．００１６［ｎｍ／℃］となる。これは、温度上昇の際に、入射角が変化しない場合に比して、シフト量が４５％削減されることを示している。

ところで、上記した角度調整部材１５を用いない場合には、温度上昇による波長選択素子１１であるバンドパスフィルタの透過帯域の波長シフトを抑制するために、線膨張係数を制御して膜厚変化を抑えたガラスセラミックス材料を用いた基板を、光路形成部材１３に用いる方法が考えられる。しかし、このようなガラスセラミックス材料は、一般的に難削性であり、加工が難しく、また高価である。

そこで、実施の形態１では、波長選択素子１１が設けられた光路形成部材１３が、角度調整部材１５を介して支持される。温度の変化によって、入射光軸Ｏｉと出射光軸Ｏ₁，Ｏ₂，Ｏ₃，Ｏ₄とが作る面に垂直な軸の周りに光路形成部材１３が回転するように、角度調整部材１５の形状は台形状とされる。これによって、温度が上昇した場合に、光合分波器１を透過する光信号の波長は長波長側にシフトするが、角度調整部材１５の線膨張によって光路形成部材１３への光信号の入射角が大きくなり、光合分波器１を透過する光信号の波長は短波長側へとシフトする。この結果、光合分波器１を透過する光信号の波長の長波長側へのシフトが、角度調整部材１５を設けない場合に比して抑制される。つまり、光合分波器１での透過スペクトルの温度依存性を抑制することができるという効果を有する。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は正面図である。なお、実施の形態２では、光部品が光波長モニタ３である場合が説明される。

光波長モニタ３は、入射した光の強度を測定する光学部材３０を有する。光学部材３０は、入射する光の周波数に対する透過特性が周期的である光路形成部材３１と、光路形成部材から出射される光を検出する受光素子３２と、を備える。光路形成部材３１は、光信号に対して透明な、第１面３１ａと第２面３１ｂとが平行となる平行平板状の板状部材によって構成される。光路形成部材３１には、エタロンが例示される。エタロンは、平行な２面間で定在波条件を満たし、共振器として動作する部材であり、周期的な透過スペクトルを形成する。受光素子３２は、光路形成部材３１を透過した光の透過率を計測する。受光素子３２には、フォトダイオードが例示される。受光素子３２は、光路形成部材３１の第２面３１ｂ側に設けられる。なお、光は、光路形成部材３１の第１面３１ａから入射光軸Ｏｉに沿って光路形成部材３１に入射し、第２面３１ｂ側の出射光軸Ｏｏから出射される。

光波長モニタ３は、光路形成部材３１の第３面３１ｃに設けられる角度調整部材３３と、角度調整部材３３を介して光路形成部材３１を支持する固定部材３４と、を備える。角度調整部材３３は、光路形成部材３１の第３面３１ｃの全面を覆うように設けられる。角度調整部材３３には、アクリル樹脂が例示される。

角度調整部材３３は、実施の形態１と同様に、光波長モニタ３の温度が上昇した時に、光路形成部材３１へ入射する光の入射角を増大させるように配置される。図６（ａ）の場合、光波長モニタ３を時計回りに回転させると、光路形成部材３１への光の入射角が大きくなる。このため、角度調整部材３３は、ＸＺ面において、入射光軸Ｏｉの方向、すなわち第２面３１ｂ側の端部３３ａから第１面３１ａ側の端部３３ｂに向かう方向、に沿って徐々に幅が減少する形状を有する。図６の例では、角度調整部材３３のＸＺ面の形状は、台形状を有している。

固定部材３４は、角度調整部材３３を介して光路形成部材３１を固定する部材である。固定部材３４には、壁状部材、あるいは固定面５０に対して直立するように固定された柱状部材が例示される。図６では、固定面５０に対して固定部材３４である固定柱が垂直となるように固定され、固定部材３４に光路形成部材３１が角度調整部材３３を介して固定される。このとき、光路形成部材３１のＺＸ面に平行な第４面３１ｄが固定面５０と平行となるように、光路形成部材３１は固定される。つまり、光路形成部材３１は、角度調整部材３３を介して固定部材３４に片持ち構造で支持される。

ここで、光波長モニタ３の動作について説明する。モニタ対象のレーザ光が、光路形成部材３１へと導かれる。光路形成部材３１へ入射した光は、光路形成部材３１の平行な第１面３１ａと第２面３１ｂとで部分反射されつつ、受光素子３２へと入射する。受光素子３２では、入射した光の強度を検出する。

光路形成部材３１であるエタロンでは、一般に周期的な透過スペクトルが形成される。このため、受光素子３２で検出される光強度は、入射した光の周波数に依存する。そこで、予め受光素子３２で検出される光強度と光の周波数との間の関係を取得しておき、受光素子３２で検出された光強度から、光路形成部材３１に入射した光の周波数、すなわち波長をモニタすることができる。

つぎに、光波長モニタ３の光学特性について説明する。光波長モニタ３の温度が上昇すると、光路形成部材３１であるエタロンの屈折率の上昇と線膨張とによって、透過スペクトルは長波長側にシフトする。一方で、実施の形態１の場合と同様に、角度調整部材３３の温度が上昇すると線膨張によって、エタロンへの光の入射角が大きくなる。エタロンへの入射角が大きくなると、透過スペクトルは短波長側にシフトする。この温度上昇によるエタロンでの透過スペクトルの長波長側へのシフトと、入射角が大きくなることによるエタロンでの透過スペクトルの短波長側へのシフトと、が打ち消し合う。

ところで、上記した角度調整部材３３を用いない場合には、温度上昇によるエタロンの透過スペクトルのピーク波長のシフトを解決するために、熱電冷却機を用いて温度を制御する方法が考えられる。しかし、熱電冷却機の分だけコストが高くなり、また消費電力が大きくなってしまう。

しかし、実施の形態２では、光路形成部材３１が、角度調整部材３３を介して支持される。温度の変化によって、入射光軸Ｏｉと出射光軸Ｏｏとが作る面に垂直な軸の周りに光路形成部材３１が回転するように、角度調整部材３３の形状は台形状とされる。これによって、温度が上昇した場合に、光路形成部材３１を透過する光の波長は長波長側にシフトするが、角度調整部材３３の線膨張によって光路形成部材３１への光の入射角が大きくなり、光路形成部材３１を透過する光の波長は短波長側へとシフトする。この結果、光路形成部材３１を透過する光の波長の長波長側へのシフトが、角度調整部材３３を設けない場合に比して抑制される。つまり、光波長モニタ３での透過スペクトルの温度依存性を抑制することができるという効果を有する。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は下面図であり、（ｂ）は正面図であり、（ｃ）は角度調整部材の拡大斜視図である。なお、図７では、光部品が光合分波器１である場合が説明される。

実施の形態３による光合分波器１は、光路形成部材１３の下面である第４面１３ｄ側の中央付近に、光路形成部材１３を支持する柱状の固定部材１６ａを備える。固定部材１６ａは、ここでは正四角柱状を有し、一端が光路形成部材１３に接続され、他端が固定面５０に接続される。

また、光合分波器１は、光路形成部材１３の第４面１３ｄの固定部材１６ａの周囲に角度調整部材１７を備える。角度調整部材１７は、固定部材１６ａの周囲に配置される額縁状の可動部材１７１と、固定部材１６ａと可動部材１７１との間を接続する接続部材１７２と、を備える。可動部材１７１の一端は、光路形成部材１３の第４面１３ｄに接続される。

接続部材１７２は、正四角柱状の固定部材１６ａの各側面に設けられる。接続部材１７２は、各側面の幅方向の中央部ではなく、中央部から外れた位置１６２に設けられる。また、固定面５０と平行な断面において、固定部材１６ａの中心１６１に対して、４回回転対称となるように、接続部材１７２は配置される。図７の例では、接続部材１７２は、各側面の一方の角部側に設けられ、卍形状となるように配置される。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

このような構成によって、光合分波器１の温度が上昇した場合に、接続部材１７２が熱膨張し、図中の矢印に示される方向に可動部材１７１が回転し、これに伴って光路形成部材１３も回転する。この結果、光路形成部材１３に入射する光信号の角度が変化する。したがって、温度上昇による光合分波器１自体の透過スペクトルの長波長側へのシフトと、光信号の光路形成部材１３への入射角が大きくなる効果による透過スペクトルの短波長側へのシフトと、が打ち消し合い、波長選択素子１１の透過特性の温度依存性を抑制することができる。

なお、このような構成は、実施の形態２で説明した光波長モニタ３に対しても適用することができる。図８は、本発明の実施の形態３による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は下面図であり、（ｂ）は正面図である。この図に示されるように、光波長モニタ３の光路形成部材３１の第４面３１ｄ側に、図７の光合分波器１と同様に、固定面５０に光路形成部材３１を固定する固定部材３４と、光路形成部材３１の角度を調整する角度調整部材３５と、が設けられる。角度調整部材３５は、光路形成部材３１の下面に接続され、固定部材３４の周囲を額縁状に囲む可動部材３５１と、可動部材３５１と固定部材３４との間を接続する接続部材３５２と、を備える。固定部材３４、可動部材３５１および接続部材３５２の構成は、図７で説明した固定部材１６ａ、可動部材１７１および接続部材１７２と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

実施の形態３では、光路形成部材１３，３１の下面に、光路形成部材１３，３１を支持する固定部材１６ａ，３４と、固定部材１６ａ，３４の周囲に予め定められた間隔を置いて配置される額縁状の可動部材１７１，３５１と、固定部材１６ａ，３４の各面の幅方向の中心ではない位置と可動部材１７１，３５１の対向する位置との間を接続する接続部材１７２，３５２と、を設けた。この結果、実施の形態１，２に比較して、光部品の固定面５０に平行な方向のサイズを小さくすることができるという効果を、実施の形態１，２の効果に加えて得ることができる。

実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４による光合分波器の構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は下面図であり、（ｂ）は正面図である。実施の形態４による光合分波器１は、光路形成部材１３の第４面１３ｄに、固定面５０に対して光路形成部材１３を支持するとともに温度上昇に伴って光路形成部材１３の固定面５０に平行な面内での角度を変化させる角度調整部材１８を備える。角度調整部材１８は、線膨張係数の異なる２枚の金属板１８２，１８３を貼り合わせた構造を有するバイメタル１８１と、バイメタル１８１の一方の端部を光路形成部材１３の第４面１３ｄに接着する第１接着部１８４と、バイメタル１８１の他方の端部を固定面５０に接着する第２接着部１８５と、を備える。

バイメタル１８１は、第１金属板１８２と、第１金属板１８２よりも線膨張係数が高い第２金属板１８３と、が厚さ方向に重なるように貼り合わされた構造を有する。第２金属板１８３には、銅にニッケル、クロム、亜鉛を組み合わせた銅合金、または合金鋼が例示される。第１金属板１８２には、銅合金または合金鋼よりも線膨張係数が低い合金鋼が例示される。また、バイメタル１８１は、円弧状または渦巻き状に丸められて、第１接着部１８４と第２接着部１８５との間に設けられる。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

このような構成によって、光合分波器１の温度が上昇した場合に、線膨張係数の大きな第２金属板１８３が膨張し、図中の矢印に示される時計回りの方向に光路形成部材１３が回転する。この結果、光路形成部材１３に入射する光信号の角度が変化する。

光路形成部材１３の回転方向は、湾曲したバイメタル１８１のうち、高線膨張係数の第２金属板１８３が低線膨張係数の第１金属板１８２に対して外側にあるか内側にあるかおよびバイメタルの巻き方・固定位置によって変わる。湾曲したバイメタル１８１において、外側に第２金属板１８３がある場合には、温度上昇によって第２金属板１８３は膨張し、さらに内側に曲がるように変形する。一方、湾曲したバイメタル１８１において、内側に第２金属板１８３がある場合には、温度上昇によって第２金属板１８３は膨張し、さらに外側に延びるように変形する。このため、円弧状またはらせん状のバイメタル１８１における第２金属板１８３の第１金属板１８２に対する配置位置と、バイメタル１８１の端部での第１接着部１８４および第２接着部１８５の位置と、を適宜選択することによって、温度上昇時に任意の方向に光路形成部材１３を回転させることが可能になる。

なお、バイメタル１８１を用いた場合には、実施の形態１，３に記載の角度調整部材１５，１７を用いた場合に比して、温度上昇による線膨張の割合が大きい。このため、角度調整部材１５，１７の場合に比してさらに大きな角度変化を実現することが可能になる。したがって、温度上昇による光合分波器１自体の透過スペクトルの長波長側へのシフトと、光信号の光路形成部材１３への入射角が大きくなる効果による短波長側へのシフトと、が打ち消し合い、波長選択素子１１の透過特性の温度依存性を抑制することができる。

このような構成は、光波長モニタ３に対しても適用することができる。図１０は、本発明の実施の形態４による光波長モニタの構成の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は下面図であり、（ｂ）は正面図である。この図に示されるように、光波長モニタ３の光路形成部材３１の第４面３１ｄ側に、図９の光合分波器１と同様に、円弧状のバイメタル３６１と、バイメタル３６１の一方の端部と光路形成部材３１の第４面３１ｄとを接続する第１接着部３６４と、バイメタル３６１の他方の端部と固定面５０とを接続する第２接着部３６５と、を有する角度調整部材３６が設けられる。また、バイメタル３６１は、第１金属板３６２と、第１金属板３６２よりも高い線膨張係数を有する第２金属板３６３と、が厚さ方向に貼り合わされた構造を有する。この図では、高線膨張係数を有する第２金属板３６３が内側に配置されているので、温度上昇により、図中の矢印の反時計回りの方向に、光路形成部材３１が回転する。なお、バイメタル３６１、第１接着部３６４および第２接着部３６５の構成は、図９で説明したバイメタル１８１、第１接着部１８４および第２接着部１８５と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態２と同一の構成要素には同一の符号を付して、説明を省略する。

実施の形態４では、光路形成部材１３，３１の下面に、バイメタル１８１，３６１と、バイメタル１８１，３６１の一方の端部と光路形成部材１３，３１の下面とを接続する第１接着部１８４，３６４と、バイメタル１８１，３６１の他方の端部と固定面５０とを接続する第２接着部１８５，３６５と、を有する角度調整部材１８，３６を設けた。この結果、実施の形態１，２に比較して、光部品の固定面５０に平行な方向のサイズを小さくすることができるとともに、温度変化による角度変化を大きくすることができるという効果を、実施の形態１，２の効果に加えて得ることができる。

実施の形態５．
図１１は、本発明の実施の形態５による光モジュールの構成の一例を模式的に示す断面図である。なお、実施の形態１から実施の形態４と同一の構成要素には、同一の符号が付され、説明が省略される。

図１１に示す光モジュール１００は、光信号を送受信する光通信に用いられる。実施の形態５において、光モジュール１００は、波長多重化した光信号を図示しない光ファイバを介して外部の通信ネットワークに送信するものである。光モジュール１００は、光信号を波長多重化する実施の形態１，３，４のいずれか１つの光合分波器１と、レーザ光源１２２と、レーザ光源１２２から出射される光信号を集光するレンズ１２３と、光合分波器１、レーザ光源１２２およびレンズ１２３を収容する筺体１１０と、を備える。

筺体１１０は、光合分波器１を実装する基板１１６を含みかつ開口１１１を有するパッケージ１１２と、パッケージ１１２に固定されて開口１１１を塞ぐ蓋１１３と、を備える。パッケージ１１２は、平板状の基板１１６と、基板１１６の外縁に連なる複数の側部１１４とを備える。パッケージ１１２の開口１１１は、複数の側部１１４により囲まれている。パッケージ１１２は、開口１１１を有する扁平な箱状である。また、パッケージ１１２の一つの側部１１４には、光合分波器１が出射する波長多重化された光信号を図示しない光ファイバに導くための開口１１４ａが設けられる。開口１１４ａは、光信号を透過する封止ガラス１１５により封止されている。蓋１１３は、平板状である。筺体１１０は、パッケージ１１２の開口１１１が蓋１１３により塞がれて、パッケージ１１２と蓋１１３とが固定される。筺体１１０は、パッケージ１１２と蓋１１３との間が封止される。

レーザ光源１２２は、キャリア１１７上に半田、接着剤またはレーザ溶接により固定されている。キャリア１１７は、基板１１６の他端部上に半田、接着剤またはレーザ溶接により固定される。

レンズ１２３は、ガラスまたは透明な樹脂により構成され、各レーザ光源１２２から出射される光信号を集光する。レンズ１２３は、金属により構成されたレンズホルダ１２４に固定される。レンズホルダ１２４は、基板１１６の中央部上に半田、接着剤またはレーザ溶接により固定される。レンズ１２３により集光された光信号は、光合分波器１に通信チャネルごとに設けられた波長選択素子１１であるバンドパスフィルタに入射する。レンズ１２３は、レーザ光源１２２と１対１で対応し、バンドパスフィルタと１対１で対応する。レンズ１２３は、対応するレーザ光源１２２をバンドパスフィルタに光結合するものである。

図１２は、本発明の実施の形態５による光モジュールの構成の一例を模式的に示す断面図である。なお、実施の形態２から実施の形態４と同一の構成要素には、同一の符号が付され、説明が省略される。

光モジュール２００は、パッケージ内部に、レーザ光を出射する光学素子２１１と、光学素子２１１を予め定められた温度に冷却する冷却部２１３と、光学素子２１１から出射されるレーザ光の波長をモニタし、実施の形態２から実施の形態４のいずれか１つの光波長モニタ３と、光波長モニタ３を予め定められた温度に冷却する冷却部２１５と、を備える。

光学素子２１１は、半導体レーザと半導体光変調器が集積された素子である。光学素子２１１の温度は、光学素子２１１の近傍に備えた温度検出部の出力に基づいて、光学素子２１１を搭載する冷却部２１３の吸熱量を制御することによって、略一定に制御される。さらに、光波長モニタ３で光学素子２１１からの出力光の波長を検出し、検出した波長に基づいて冷却部２１３の吸熱量を微調整することにより、光学素子２１１の波長を高精度に制御することができる。

パッケージ２１２は、各種素子、部品を実装して封止できる矩形箱形の筺体である。各素子への駆動電流を入出力する端子およびＧＮＤ端子の入出力部２２１と、変調信号を入力する図示しない変調信号入力部と、を備える。また、光学素子２１１の半導体レーザが出力する光を伝送するためのファイバ２２３を備える。光学素子２１１の出力光をファイバ２２３に結合させるために、集光レンズ２２４が備えられる。

冷却部２１３は、板状の素子であり、光学素子２１１を搭載する面から吸熱する機能を有する。たとえば、熱電冷却素子から構成され、一方の面から吸収した熱を他方の面に熱移動させ他方の面より放出させる。他方の面は、パッケージ２１２に熱的に接合しており、他方の面から放出した熱は、パッケージ２１２に伝導し、パッケージ２１２から外部に放出される。

光波長モニタ３は、温度依存性を有する光学部品を含み、環境温度が変わると出力モニタ電流も変化するため、光波長モニタ３も、一定温度下で駆動させることが望ましい。ただし、光学素子２１１とは設定温度が異なる場合もあるため、冷却部２１３とは別の冷却部２１５で冷却される。光波長モニタ３は冷却部２１５上に搭載されることにより、温度が一定に制御される。

冷却部２１５も冷却部２１３と同様に板状の素子であり、光波長モニタ３を搭載する面から吸熱する機能を有する。冷却部２１５の放熱経路は、冷却部２１３と同様である。光波長モニタ３の近傍に備えた温度検出部の出力が示す温度が設定温度より高い場合には吸熱量を増加させ、温度検出部の出力が示す温度が設定温度より低い場合には吸熱量を減少させる。

実施の形態５では、光モジュール１００は、実施の形態１，３，４の光合分波器１を備える。これによって、光モジュール１００内部の温度が上昇した場合でも、波長選択素子１１の透過特性のシフトが、波長選択素子１１の回転によるシフトによって打ち消される。この結果、温度依存性が抑制された光モジュール１００が得られるという効果を有する。

また、実施の形態５では、光モジュール２００は、実施の形態２，３，４の光波長モニタ３を備える。これによって、光モジュール１００内部の温度が上昇した場合でも、光路形成部材３１の透過特性のシフトが、光路形成部材３１の回転によるシフトによって打ち消される。この結果、温度依存性が抑制された光モジュール２００が得られるという効果を有する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 光合分波器、３ 光波長モニタ、１０，３０ 光学部材、１１ 波長選択素子、１２ 反射素子、１３，３１ 光路形成部材、１４ 反射防止膜、１５，１７，１８，３３，３５，３６ 角度調整部材、１６，１６ａ，３４ 固定部材、３２ 受光素子、５０ 固定面、１３１ 板状部材、１３２ 透明部材、１３３ 支持部材、１７１，３５１ 可動部材、１７２，３５２ 接続部材、１８１，３６１ バイメタル、１８２，３６２ 第１金属板、１８３，３６３ 第２金属板、１８４，３６４ 第１接着部、１８５，３６５ 第２接着部。

Claims (9)

1. 第１面と第２面との間で光路を形成する光路形成部材、および前記光路形成部材の前記第２面側に設けられる光学素子を含む光学部材と、
   前記光学部材に接続され、温度変化によって前記光の前記光学部材への入射角を変化させる角度調整部材と、
   固定面と、前記固定面に対向する前記光路形成部材の第４面と、の間に設けられ、正四角柱状の構造を有する固定部材と、
   を備え、
   前記角度調整部材は、
   前記光路形成部材の前記第４面に接続され、前記固定部材の周囲を囲む可動部材と、
   前記固定部材の各面の一部と、前記可動部材の対向する部分と、の間を接続する接続部材と、
   を有し、
   前記接続部材は、前記固定部材の前記各面の幅方向の中心ではない位置に配置されることを特徴とする光部品。
2. 第１面と第２面との間で光路を形成する光路形成部材、および前記光路形成部材の前記第２面側に設けられる光学素子を含む光学部材と、
   前記光学部材に接続され、温度変化によって前記光の前記光学部材への入射角を変化させる角度調整部材と、
   固定面に固定され、前記角度調整部材を介して前記光学部材を固定する固定部材と、
   を備え、
   前記角度調整部材は、前記光路形成部材の前記第１面および前記第２面とは異なる第３面と、前記固定部材と、の間を接続し、
   前記光学部材に入射する光の入射光軸と前記光学部材から出射する光の出射光軸とで形成される面に平行な面における前記角度調整部材の幅は、前記第１面側から前記第２面側に向かって変化することを特徴とする光部品。
3. 前記接続部材は、前記固定面に平行な断面において、前記固定部材の中心に対して４回回転対称となる位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
4. 前記角度調整部材は、
   線膨張係数の異なる２枚の金属板を貼り合わせた構造を有し、円弧状またはらせん状に丸められたバイメタルと、
   前記バイメタルの一方の端部と、固定面に対向する前記光路形成部材の第４面との間を接着する第１接着部と、
   前記バイメタルの他方の端部と前記固定面との間を接着する第２接着部と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の光部品。
5. 前記光学素子は、波長選択素子であり、
   前記光路形成部材は、前記第１面と前記第２面とが平行に配置された平行平板の板状部材と、前記板状部材の前記第１面に接着される透明部材と、前記板状部材の前記第２面に接着される支持部材と、からなり、
   前記透明部材には、ミラーと反射防止膜とが製膜され、
   前記支持部材上には、前記波長選択素子が配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
6. 前記光学素子は、波長選択素子であり、
   前記光路形成部材は、前記第１面と前記第２面とが平行に配置された透明な平行平板の板状部材からなり、
   前記第１面には、ミラーと反射防止膜とが製膜され、
   前記第２面には、前記波長選択素子が接着されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
7. 前記光路形成部材は、エタロンであることを特徴とする請求項６に記載の光部品。
8. 前記光学素子は、受光素子であり、
   前記光路形成部材は、前記第１面と前記第２面とが平行に配置された透明な平行平板の板状部材からなり、
   前記第２面側には、前記受光素子が配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の光部品。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の光部品を備えることを特徴とする光モジュール。

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