JP6452900B2 - 光部品および光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、波長分割多重方式を利用した光通信機器に使用される光部品および光モジュールに関する。

光合分波器は、波長帯域の異なる複数の光信号を多重化させる光合波器、あるいは多重化された光信号である多重波長信号を波長帯域の違いにより分割する光分波器の機能を持つ光部品である。光合分波器の技術の１つとして、多重波長信号の全波長帯域のうちの一部の波長帯域の光を透過させ他の波長帯域の光を反射する複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタに対向するミラーとの間での多重反射を用いて、光信号の多重化あるいは分割を行う方式が知られている。特許文献１には、複数のバンドパスフィルタと、複数のバンドパスフィルタに対向するミラーと、複数のバンドパスフィルタおよびミラーを支持するブロック基板とを備える光合分波器が開示されている。

特開２０１１−１２８５３９号公報

光合分波器のバンドパスフィルタは、一般に、誘電体多層膜を用いて構成される。バンドパスフィルタは、波長と透過率との関係を表した透過スペクトルに急峻なピークを持たせるために誘電体多層膜の層の数を増加させると、誘電体多層膜の積層体の厚みが増大することになる。この場合、誘電体多層膜の積層体からの強い応力により、バンドパスフィルタのベースである基板を含めてバンドパスフィルタの全体が変形する場合がある。変形によりバンドパスフィルタの入射面が湾曲することで、入射面における光の入射位置に依存して、バンドパスフィルタからの反射光線の角度が変化することになる。

光合分波器の入力ポートあるいはバンドパスフィルタの実装位置の誤差によって、バンドパスフィルタにおける光の入射位置がずれた場合に、バンドパスフィルタからの反射光の進行方向にずれが生じる。光合分波器は、複数のバンドパスフィルタのそれぞれにおける光の進行方向のずれが、光合分波器から出射される光線の位置あるいは角度を変化させることで、出力性能の維持が困難となる。そのため、光合分波器は、光を透過および反射させるフィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持可能とするために、フィルタ素子への入射位置の変動要因となる製造誤差の許容度の縮小を招くこととなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持可能とす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、本発明は、第１フィルタ素子、第２フィルタ素子および反射素子を備える。第１フィルタ素子は、第１の光信号を反射し、かつ第２の光信号を透過させる。第２フィルタ素子は、第１の光信号および第２の光信号を反射し、かつ第３の光信号を透過させる。反射素子は、第１の光信号、第２の光信号および第３の光信号を反射する。第１フィルタ素子、第２フィルタ素子および反射素子のうちの少なくとも１つである第１反射構造体は、第１基板と、第１基板のうち、第１フィルタ素子、第２フィルタ素子および反射素子の間の媒質へ向けられた界面に形成された第１光学膜と、を含み、かつ、第１光学膜とともに第１基板が変形可能である。第１フィルタ素子、第２フィルタ素子および反射素子のうち第１反射構造体以外の少なくとも１つである第２反射構造体は、第２基板と、第２基板のうち媒質とは逆へ向けられた界面に形成された第２光学膜と、を含み、かつ、第２光学膜とともに第２基板が変形可能である。

本発明にかかる光部品は、フィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる光部品である光合分波器の断面模式図 図１に示す光合分波器のうちバンドパスフィルタを含む一部を示した図 図１に示す光合分波器のうちバンドパスフィルタを含む一部を示した図 実施の形態１の比較例にかかる光合分波器の断面模式図 実施の形態１の変形例にかかる光部品である光合分波器の断面模式図 本発明の実施の形態２にかかる光部品である光合分波器の断面模式図 本発明の実施の形態３にかかる光部品である光合分波器の断面模式図 本発明の実施の形態４にかかる光モジュールである送信モジュールの模式図 本発明の実施の形態４にかかる光モジュールである受信モジュールの模式図

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にかかる光部品である光合分波器５０の断面模式図である。光合分波器５０は、波長帯域の異なる複数の光信号を多重化させる光合波器、および多重化された光信号を波長帯域の違いにより分割する光分波器のいずれとしても機能し得る光部品である。実施の形態では、光合分波器５０が光合波器である場合を例とする。光分波器における光信号の入力および出力は、光合波器における光信号の入力および出力とは逆となる。

光合分波器５０は、支持基板であるブロック基板１、フィルタ素子であるバンドパスフィルタ２１，２２，２３、および反射素子であるミラー３を備える。ブロック基板１は、ガラス材料で構成され、光合分波器５０のベースとなるブロック形状の基板である。ブロック基板１は、バンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３を支持するとともに、バンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３の間で光を透過させる媒質の機能も果たす。

バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、ブロック基板１のうち共通の面である第１面１１に配置されている。ミラー３は、ブロック基板１のうち第１面１１の裏側に位置する第２面１２に配置されている。

第１フィルタ素子であるバンドパスフィルタ２１は、フィルタ基板２１０およびフィルタ膜２１１を備える。フィルタ膜２１１は、フィルタ基板２１０のうちブロック基板１へ向けられた界面に形成されている。

第２フィルタ素子であるバンドパスフィルタ２２は、フィルタ基板２２０およびフィルタ膜２２１を備える。フィルタ膜２２１は、フィルタ基板２２０のうちブロック基板１とは逆へ向けられた界面に形成されている。

バンドパスフィルタ２３は、フィルタ基板２３０およびフィルタ膜２３１を備える。フィルタ膜２３１は、フィルタ基板２３０のうちブロック基板１へ向けられた界面に形成されている。

フィルタ膜２１１，２２１，２３１は、いずれも誘電体多層膜の積層体であって、互いに異なる波長特性を備える。フィルタ基板２１０，２２０，２３０は、いずれも、ブロック基板１の材料と共通の屈折率の光透過性材料であるガラス材料で構成されている。なお、図１には、それぞれフィルタ膜２１１，２２１，２３１の応力によって湾曲が生じている状態のバンドパスフィルタ２１，２２，２３を示している。共通の屈折率とは、互いに同じ屈折率である場合と、互い異なる屈折率であっても光の透過特性への影響を無視し得る程度の違いである場合とを含むものとする。

ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０は、ガラス材料以外の光透過性材料で構成されたものであっても良い。光透過性材料は、水晶、半導体材料であるシリコン、ガリウムヒ素およびリン化インジウム、強誘電体材料であるニオブ酸リチウム、あるいはポリマー樹脂であっても良い。

ミラー３は、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１の反射波長帯域を含む広い波長帯域の光を反射する。ミラー３は、金属材料あるいはその他の高反射性材料で構成されている。

バンドパスフィルタ２１およびバンドパスフィルタ２３は、第１基板と、第１基板のうち媒質へ向けられた界面に形成された第１光学膜とを含む第１反射構造体である。バンドパスフィルタ２１は、第１基板であるフィルタ基板２１０と第１光学膜であるフィルタ膜２１１を備える。バンドパスフィルタ２３は、第１基板であるフィルタ基板２３０と第１光学膜であるフィルタ膜２３１を備える。

バンドパスフィルタ２２は、第２基板と、第２基板のうち媒質とは逆へ向けられた界面に形成された第２光学膜とを含む第２反射構造体である。バンドパスフィルタ２２は、第２基板であるフィルタ基板２２０と第２光学膜であるフィルタ膜２２１を備える。

光合分波器５０には、第１反射構造体である２つのバンドパスフィルタ２１，２３と、第２反射構造体である１つのバンドパスフィルタ２２とが設けられている。第２反射構造体は、２つの第１反射構造体の間に配置されている。

光信号４０，４１，４２，４３は、光合分波器５０へ入力される。光信号４０，４１，４２，４３の各波長帯域は互いに異なる。本実施形態において、波長帯域が互いに異なるとは、強度がピークとなるときの波長が互いに異なることを指すものとする。

光合分波器５０へ入力された光信号４０は、第１面１１からブロック基板１へ入射する。ブロック基板１内を透過し第２面１２へ到達した光信号４０は、ミラー３で反射する。ミラー３で反射した光信号４０は、バンドパスフィルタ２１へ向けて進行する。

光合分波器５０へ入力された光信号４１は、バンドパスフィルタ２１のフィルタ基板２１０へ入射する。フィルタ膜２１１は、光信号４０の波長帯域を反射波長帯域に含み、かつ光信号４１の波長帯域を透過波長帯域に含む波長特性を備える。第１フィルタ素子であるバンドパスフィルタ２１のフィルタ膜２１１は、第１の光信号である光信号４０を反射し、かつ第２の光信号である光信号４１を透過する。光信号４０および光信号４１は、バンドパスフィルタ２１よって多重化される。

光信号４０および光信号４１の多重波長信号は、ブロック基板１内を進行してミラー３で反射し、バンドパスフィルタ２２へ向かう。ブロック基板１を透過した多重波長信号は、バンドパスフィルタ２２のフィルタ基板２２０へ入射する。

光合分波器５０へ入力された光信号４２は、バンドパスフィルタ２２のフィルタ膜２２１へ入射する。フィルタ膜２２１は、光信号４０および光信号４１の波長帯域を反射波長帯域に含み、かつ光信号４２の波長帯域を透過波長帯域に含む波長特性を備える。第２フィルタ素子であるバンドパスフィルタ２２のフィルタ膜２２１は、光信号４０および光信号４１の多重波長信号を反射し、かつ第３の光信号である光信号４２を透過する。光信号４２は、バンドパスフィルタ２２よって光信号４０および光信号４１と多重化される。光信号４０，４１，４２の多重波長信号は、ミラー３で反射してバンドパスフィルタ２３へ向かう。

光合分波器５０へ入力された光信号４３は、バンドパスフィルタ２３のフィルタ基板２３０へ入射する。フィルタ膜２３１は、光信号４０，４１，４２の波長帯域を反射波長帯域に含み、かつ光信号４３の波長帯域を透過波長帯域に含む波長特性を備える。光信号４３は、バンドパスフィルタ２３によって光信号４０，４１，４２と多重化される。光信号４０，４１，４２，４３の多重波長信号４４は、ブロック基板１を透過した後、光合分波器５０から出力される。

図２は、光合分波器５０のうちバンドパスフィルタ２１を含む一部を示した図である。光信号４０１は、光信号４０の光源あるいは光合分波器５０におけるいずれかの要素の実装ずれにより、光合分波器５０の本来の入射位置からずれた位置に入射した光信号４０を示したものとする。図２では、ブロック基板１における光信号４０１の入射位置は、本来の光信号４０の入射位置に対し上方向にシフトしている。

バンドパスフィルタ２１は、フィルタ膜２１１の応力の作用によって変形している。フィルタ膜２１１が湾曲することで、フィルタ膜２１１のうち光信号４０，４０１の入射面は、凹形状をなしている。

光信号４０１が光信号４０と平行に進行して光合分波器５０へ入射した場合、光信号４０１は、光合分波器５０へ入射してからフィルタ膜２１１へ至るまでは、光信号４０の進行経路に平行する経路を進行する。

フィルタ膜２１１における光信号４０の入射位置は、フィルタ膜２１１の中心位置とする。光信号４０１は、フィルタ膜２１１のうち中心位置から上方向へシフトした位置に入射する。入射面が凹形状をなしていることで、光信号４０の入射位置における入射面の傾きと、光信号４０１の入射位置における入射面の傾きとには違いが生じることになる。

入射面における光信号４０１の反射角度は、光信号４０の反射角度と比較して大きくなる。フィルタ膜２１１からミラー３へ向かう光信号４０１の進行経路の傾きは、光信号４０の進行経路の傾きに比べて大きくなる。ここで、進行経路の傾きは、第１面１１および第２面１２の法線を基準とする傾きとする。光信号４０１の進行経路は、光信号４０の進行経路より下にシフトするようになり、進行するにつれてシフト幅は拡大していく。なお、入射面における光信号４０１の入射位置が中心位置から下方向にシフトしていた場合は、光信号４０１の進行経路は、光信号４０の進行経路より上にシフトするようになる。

図３は、光合分波器５０のうちバンドパスフィルタ２２を含む一部を示した図である。光信号４１１は、光信号４１の光源あるいは光合分波器５０におけるいずれかの要素の実装ずれにより、光合分波器５０の本来の入射位置からずれた位置に入射した光信号４１を示したものとする。図３では、ブロック基板１における光信号４１１の入射位置は、本来の光信号４１の入射位置に対し上方向にシフトしている。

バンドパスフィルタ２２は、フィルタ膜２２１の応力の作用によって変形している。フィルタ膜２２１が湾曲することで、フィルタ膜２２１のうち光信号４１，４１１の入射面は、凸形状をなしている。

光信号４１１が光信号４１と平行に進行して光合分波器５０へ入射した場合、光信号４１１は、光合分波器５０へ入射してからフィルタ膜２２１へ至るまでは、光信号４１の進行経路に平行する経路を進行する。

フィルタ膜２２１における光信号４１の入射位置は、フィルタ膜２２１の中心位置とする。光信号４１１は、フィルタ膜２２１のうち中心位置から上方向へシフトした位置に入射する。入射面が凸形状をなしていることで、光信号４１の入射位置における入射面の傾きと、光信号４１１の入射位置における入射面の傾きとには違いが生じることになる。

入射面における光信号４１１の反射角度は、光信号４１の反射角度と比較して小さくなる。フィルタ膜２２１からミラー３へ向かう光信号４１１の進行経路の傾きは、光信号４１の進行経路の傾きに比べて小さくなる。光信号４１１の進行経路は、光信号４１の進行経路より上にシフトするようになり、進行するにつれてシフト幅は拡大していく。なお、入射面における光信号４１１の入射位置が中心位置から下方向にシフトしていた場合は、光信号４１１の進行経路は、光信号４１の進行経路より下にシフトするようになる。

図２に示すバンドパスフィルタ２１での反射により光信号の進行経路がシフトする向きと、図３に示すバンドパスフィルタ２２での反射により光信号の進行経路がシフトする向きとは、互いに逆となる。光合分波器５０は、製造誤差に起因して光信号の進行経路にずれが生じた場合に、バンドパスフィルタ２１，２２によって光信号の進行経路のずれを相殺可能とする。

図４は、実施の形態１の比較例にかかる光合分波器６０の断面模式図である。比較例において、バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、いずれもフィルタ基板２１０，２２０，２３０のうちブロック基板１側の界面にフィルタ膜２１１，２２１，２３１が形成されている。フィルタ膜２１１，２２１，２３１の入射面は、いずれも凹形状をなしている。この場合、各バンドパスフィルタ２１，２２，２３での反射により光信号の進行経路がシフトする向きがいずれも同じとなる。このため、光合分波器６０において、光信号の進行経路のずれは、各バンドパスフィルタ２１，２２，２３での反射によって増幅されることとなる。

これに対し、実施の形態１の光合分波器５０は、フィルタ基板２１０，２２０の互いに異なる側の界面にフィルタ膜２１１，２２１が形成されたバンドパスフィルタ２１，２２を用いることで、光信号の進行経路のずれを相殺可能とする。光合分波器５０は、変形したバンドパスフィルタ２１，２２，２３での反射によって生じ得る進行方向のずれを低減させることができる。よって、光合分波器５０は、バンドパスフィルタ２１，２２，２３への入射位置の変動要因となる製造誤差の許容度を縮小しなくても、バンドパスフィルタ２１，２２，２３の変形に関わらず出力性能を維持することができる。

なお、図１から図３に示すバンドパスフィルタ２１，２２，２３の形状は、説明のために変形を強調して示したものであって、実際の形状を示したものではない。また、図２および図３に示す光信号の進行経路は、説明のためにずれを強調して示したものであって、実際の進行経路のずれを示したものではない。

ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０は、いずれも共通の屈折率の材料で構成されている。第１反射構造体であるバンドパスフィルタ２１，２３のフィルタ膜２１１，２３１と、第２反射構造体であるバンドパスフィルタ２２のフィルタ膜２２１とには、いずれも共通の屈折率の媒体を透過した光が入射する。このため、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１において同等の反射角度で光信号を反射可能となるような光合分波器５０の設計が容易となる。

光合分波器５０は、光信号の進行経路のずれを低減させることで、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１の入射面における中心位置からの入射位置のずれを低減可能とする。光合分波器５０は、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１の入射面の中心位置近くへ光を入射可能とすることで、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１における光の損失を低減できる。

バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、いずれも間隔を設けて配置される。互いに隣り合いかつ変形による湾曲の向きが互いに異なるバンドパスフィルタ２１，２２は、間隔が設けられることで、変形による応力をお互いに及ぼし合う事態を回避できる。バンドパスフィルタ２２，２３も同様に、変形による応力をお互いに及ぼし合う事態を回避できる。バンドパスフィルタ２１，２２，２３のフィルタ膜２１１，２２１，２３１は、あらかじめ凹形状が施されたフィルタ基板２１０，２２０，２３０の界面に形成されたものであっても良い。

光合分波器５０に設けられるバンドパスフィルタの数は３つに限られない。バンドパスフィルタの数は、多重化させる光信号の数にしたがって変更可能とする。光合分波器５０へ入力される光信号の数は４つに限られず、２つ、３つ、あるいは５つ以上であっても良い。

光合分波器５０に設けられるバンドパスフィルタの数が偶数である場合、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数と第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数とは同じとする。光合分波器５０は、フィルタ基板の互いに異なる側の界面にフィルタ膜が形成されたバンドパスフィルタを同数設けることで、光信号の進行経路のずれを効果的に相殺することができる。

また、光合分波器５０に設けられるバンドパスフィルタの数が奇数である場合、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数と第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数との差を１とする。この場合も、光合分波器５０は、光信号の進行経路のずれを効果的に相殺することができる。

さらに、バンドパスフィルタの数が偶数および奇数のいずれの場合も、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタと、第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタとは交互に配置される。光合分波器５０を進行する光が第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタと第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタとで交互に反射することで、光合分波器５０は、光信号の本来の進行経路からの乖離を抑制可能とする。また、光合分波器５０は、各フィルタ膜の入射面における中心位置からの入射位置のずれを低減できることで、各フィルタ膜における光の損失を低減できる。

光合分波器５０に設けられるフィルタ素子は、バンドパスフィルタに限らず偏波フィルタであっても良い。光合分波器５０は、偏波フィルタを用いて互いに異なる偏波である光信号を多重化する場合も、バンドパスフィルタが用いられる場合と同様の効果を得ることができる。なお、光合分波器５０が光分波器である場合も、光合波器について上述した効果と同様の効果を得ることができる。

実施の形態１によると、光部品は、第１反射構造体である第１フィルタ素子と第２反射構造体である第２フィルタ素子とを備えることで、フィルタ素子の変形によって生じ得る進行方向のずれの拡大を抑制できる。これにより、光部品は、フィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持できるという効果を奏する。

図５は、実施の形態１の変形例にかかる光部品である光合分波器７０の断面模式図である。変形例において、バンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３は、ブロック基板１の共通の面の上に配置されている。ブロック基板１は、バンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３を支持する。バンドパスフィルタ２１，２２，２３とミラー３は、光を進行させる媒質である空気層を介して互いに対向する。媒質は、空気層以外に、バンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３の間に充填された光透過性材料であっても良い。変形例においても、光部品は、フィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持することができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる光部品である光合分波器８０の断面模式図である。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。実施の形態２にかかる光合分波器８０には、実施の形態１のミラー３に代えて、ミラー３０が設けられている。

反射素子であるミラー３０は、ミラー基板３００および反射膜３０１を備える。反射膜３０１は、ミラー基板３００のうちブロック基板１とは逆へ向けられた界面に形成されている。ミラー３０は、ミラー基板３００を透過した光を反射する。

反射膜３０１は、誘電体多層膜の積層体である。反射膜３０１は、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１の反射波長帯域を含む広い波長帯域の光を反射する反射波長特性を備える。ミラー基板３００は、ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０の材料と共通の屈折率の光透過性材料であるガラス材料で構成されている。ミラー基板３００は、ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０と同様に、ガラス材料以外の光透過性材料で構成されたものであっても良い。

バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、いずれもフィルタ基板２１０，２２０，２３０のうちブロック基板１側の界面にフィルタ膜２１１，２２１，２３１が形成されている。バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、第１基板と、第１基板のうち媒質へ向けられた界面に形成された第１光学膜とを含む第１反射構造体である。バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、第１基板であるフィルタ基板２１０，２２０，２３０と、第１光学膜であるフィルタ膜２１１，２２１，２３１を備える。

ミラー３０は、第２基板と、第２基板のうち媒質とは逆へ向けられた界面に形成された第２光学膜とを含む第２反射構造体である。ミラー３０は、第２基板であるミラー基板３００と第２光学膜である反射膜３０１を備える。

ミラー３０は、反射膜３０１の応力の作用によって変形している。反射膜３０１が湾曲することで、反射膜３０１のうち光信号の入射面は、凸形状をなしている。一方、バンドパスフィルタ２１，２２，２３のフィルタ膜２１１，２２１，２３１の入射面は、いずれも凹形状をなしている。

ミラー３０での反射により光信号の進行経路がシフトする向きと、バンドパスフィルタ２１，２２，２３での反射により光信号の信号経路がシフトする向きとは、互いに逆となる。光合分波器８０は、製造誤差に起因して光信号の進行経路にずれが生じた場合に、ミラー３０とバンドパスフィルタ２１，２２，２３によって光信号の進行経路のずれを相殺可能とする。

実施の形態２では、光合分波器８０に設けられるバンドパスフィルタの数が奇数および偶数のいずれである場合も同様に、光信号の進行経路のずれを効果的に相殺することができる。

実施の形態２によると、光部品は、第１反射構造体であるフィルタ素子と第２反射構造体である反射素子とを備えることで、フィルタ素子の変形によって生じ得る進行方向のずれの拡大を抑制できる。これにより、光部品は、フィルタ素子の変形に関わらず出力性能を維持できるという効果を奏する。

実施の形態２の光部品は、図５に示す実施の形態１の変形例と同様に、ブロック基板１の共通の面の上にバンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３０が配置されていても良い。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３にかかる光部品である光合分波器９０の断面模式図である。実施の形態３にかかる光合分波器９０には、実施の形態１のミラー３に代えて、第１反射素子であるミラー３１および第２反射素子であるミラー３２が設けられている。

ミラー３１は、ミラー基板３１０および反射膜３１１を備える。反射膜３１１は、ミラー基板３１０のうちブロック基板１とは逆へ向けられた界面に形成されている。反射膜３１１は、ミラー基板３１０を透過した光を反射する。

ミラー３２は、ミラー基板３２０および反射膜３２１を備える。反射膜３２１は、ミラー基板３２０のうちブロック基板１へ向けられた界面に形成されている。反射膜３２１は、ブロック基板１から入射した光を反射する。

反射膜３１１，３２１は、誘電体多層膜の積層体である。反射膜３１１，３２１は、各フィルタ膜２１１，２２１，２３１の反射波長帯域を含む広い波長帯域の光を反射する反射波長特性を備える。ミラー基板３１０，３２０は、ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０の材料と共通の屈折率の光透過性材料であるガラス材料で構成されている。ミラー基板３１０，３２０は、ブロック基板１およびフィルタ基板２１０，２２０，２３０と同様に、ガラス材料以外の光透過性材料で構成されたものであっても良い。

ミラー３２は、第１基板と、第１基板のうち媒質へ向けられた界面に形成された第１光学膜とを含む第１反射構造体である。ミラー３２は、第１基板であるミラー基板３２０と第１光学膜である反射膜３２１とを備える。ミラー３２は、反射膜３２１の応力の作用によって変形している。反射膜３２１が湾曲することで、反射膜３２１のうち光信号の入射面は、凹形状をなしている。

ミラー３１は、実施の形態２のミラー３０と同様に、第２基板と、第２基板のうち媒質とは逆へ向けられた界面に形成された第２光学膜とを含む第２反射構造体である。ミラー３１は、第２基板であるミラー基板３１０と第２光学膜である反射膜３１１を備える。ミラー３１は、反射膜３１１の応力の作用によって変形している。反射膜３１１が湾曲することで、反射膜３１１のうち光信号の入射面は、凸形状をなしている。

バンドパスフィルタ２１，２２，２３は、実施の形態１の場合と同様に構成されている。光合分波器９０には、第１反射構造体であるバンドパスフィルタ２１，２３およびミラー３２と、第２反射構造体であるバンドパスフィルタ２２およびミラー３１とが設けられている。

ミラー３１での反射により光信号の進行経路がシフトする向きと、ミラー３２での反射により光信号の進行経路がシフトする向きとは、互いに逆となる。光合分波器９０は、製造誤差に起因して光信号の進行経路にずれが生じた場合に、光信号の進行経路のずれをミラー３１，３２同士によって相殺するとともに、バンドパスフィルタ２１，２２，２３同士によって相殺する。これにより、光合分波器９０は、バンドパスフィルタ２１，２２，２３とミラー３１，３２とで形状が異なるために、変形による反射角度の変化に違いが生じていても、光信号の進行経路のずれを効果的に相殺することができる。

実施の形態３の光合分波器９０は、実施の形態１と同様に、光合分波器９０に設けられるバンドパスフィルタの数が偶数である場合、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数と第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数とは同じとする。また、光合分波器９０に設けられるバンドパスフィルタの数が奇数である場合、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数と第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタの数との差を１とする。これにより、光合分波器９０は、光信号の進行経路のずれを効果的に相殺することができる。

さらに、バンドパスフィルタの数が偶数および奇数のいずれの場合も、第１反射構造体で構成されるバンドパスフィルタと、第２反射構造体で構成されるバンドパスフィルタとは交互に配置される。これにより、光合分波器９０は、光信号の本来の進行経路からの乖離を抑制可能とし、各フィルタ膜における光の損失を低減できる。

実施の形態３によると、光部品は、第１反射構造体である第１フィルタ素子および第１反射素子と、第２反射構造体である第２フィルタ素子および第２反射素子とを備えることで、フィルタ素子および反射素子の変形によって生じ得る進行方向のずれの拡大を抑制できる。これにより、光部品は、フィルタ素子および反射素子の変形に関わらず出力性能を維持できるという効果を奏する。

実施の形態３の光部品は、図５に示す実施の形態１の変形例と同様に、ブロック基板１の共通の面の上にバンドパスフィルタ２１，２２，２３およびミラー３１，３２が配置されていても良い。

実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４にかかる光モジュールである送信モジュール１００の模式図である。送信モジュール１００は、複数の光信号を多重化し、多重波長信号を送信する。実施の形態１と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

送信モジュール１００は、発光素子である複数のレーザダイオード（Laser Diode，ＬＤ）５１、複数のレンズ５２、光合分波器５０、レンズ５３および光ファイバ５４を備える。光合分波器５０は、光合波器である。

複数のＬＤ５１のそれぞれは、互いに波長帯域が異なる光信号４０，４１，４２，４３を出力する。複数のＬＤ５１からの各光信号４０，４１，４２，４３は、それぞれ異なる光信号経路を伝搬する。ＬＤ５１から出射された光は、レンズ５２を経て光合分波器５０へ入力される。

光合分波器５０は、複数のＬＤ５１から入力された光信号４０，４１，４２，４３を多重化させる。光合分波器５０は、多重波長信号を出力する。多重波長信号は、レンズ５３および光ファイバ５４を経て送信モジュール１００から出力される。

図９は、本発明の実施の形態４にかかる光モジュールである受信モジュール１１０の模式図である。受信モジュール１１０は、多重波長信号４４を受信し、多重波長信号４４を波長帯域の違いにより分割する。

受信モジュール１１０は、送信モジュール１００のＬＤ５１に代えて、受光素子であるフォトダイオード（Photodiode，ＰＤ）５５を備える。受信モジュール１１０における光合分波器５０は、光分波器である。光合分波器５０には、光ファイバ５４およびレンズ５３を経た多重波長信号４４が入力される。光合分波器５０は、多重波長信号４４を波長帯域ごとの光信号４０，４１，４２，４３へ分割する。光合分波器５０から出力された光信号４０，４１，４２，４３は、それぞれレンズ５２を経てＰＤ５５へ入射する。複数のＰＤ５５は、それぞれ光信号４０，４１，４２，４３を検出する。

実施の形態４の光モジュールは、実施の形態１にかかる光合分波器５０を含むものに限られず、実施の形態１の変形例の光合分波器７０、実施の形態２および３の光合分波器８０，９０のいずれかを含むものであっても良い。光モジュールは、実施の形態１から３の光合分波器５０，７０，８０，９０のいずれかを含むことで、フィルタ素子および反射素子の変形に関わらず出力性能を維持できるという効果を奏する。

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 ブロック基板、３，３０，３１，３２ ミラー、１１ 第１面、１２ 第２面、２１，２２，２３ バンドパスフィルタ、５０，７０，８０，９０ 光合分波器、５１ ＬＤ、５５ ＰＤ、１００ 送信モジュール、１１０ 受信モジュール、２１０，２２０，２３０ フィルタ基板、２１１，２２１，２３１ フィルタ膜、３００，３１０，３２０ ミラー基板、３０１，３１１，３２１ 反射膜。

Claims (12)

1. 第１の光信号を反射し、かつ第２の光信号を透過させる第１フィルタ素子と、
   前記第１の光信号および前記第２の光信号を反射し、かつ第３の光信号を透過させる第２フィルタ素子と、
   前記第１の光信号、前記第２の光信号および前記第３の光信号を反射する反射素子と、 を備え、
   前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子のうちの少なくとも１つである第１反射構造体は、第１基板と、前記第１基板のうち、前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子の間の媒質へ向けられた界面に形成された第１光学膜と、を含み、かつ、前記第１光学膜とともに前記第１基板が変形可能であって、
   前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子のうち前記第１反射構造体以外の少なくとも１つである第２反射構造体は、第２基板と、前記第２基板のうち前記媒質とは逆へ向けられた界面に形成された第２光学膜と、を含み、かつ、前記第２光学膜とともに前記第２基板が変形可能であることを特徴とする光部品。
2. 前記第１反射構造体は、前記第１フィルタ素子であって、
   前記第２反射構造体は、前記第２フィルタ素子であって、
   前記第１光学膜は、前記第１の光信号を反射し前記第２の光信号を透過させるフィルタ膜であって、
   前記第２光学膜は、前記第１の光信号および前記第２の光信号を反射し前記第３の光信号を透過させるフィルタ膜であることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
3. 前記第１反射構造体は、前記第１フィルタ素子および前記第２フィルタ素子であって、
   前記第２反射構造体は、前記反射素子であって、
   前記第１フィルタ素子の前記第１光学膜は、前記第１の光信号を反射し前記第２の光信号を透過させるフィルタ膜であって、
   前記第２フィルタ素子の前記第１光学膜は、前記第１の光信号および前記第２の光信号を反射し前記第３の光信号を透過させるフィルタ膜であって、
   前記第２光学膜は、前記第１の光信号、前記第２の光信号および前記第３の光信号を反射する反射膜であることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
4. 前記反射素子は、第１反射素子および第２反射素子を含み、
   前記第１反射構造体は、前記第１フィルタ素子および前記第１反射素子であって、
   前記第２反射構造体は、前記第２フィルタ素子および前記第２反射素子であって、
   前記第１フィルタ素子の前記第１光学膜は、前記第１の光信号を反射し前記第２の光信号を透過させるフィルタ膜であって、
   前記第２フィルタ素子の前記第２光学膜は、前記第１の光信号および前記第２の光信号を反射し前記第３の光信号を透過させるフィルタ膜であることを特徴とする請求項１に記載の光部品。
5. 前記第１フィルタ素子および前記第２フィルタ素子を含み、光信号を反射および透過させる複数のフィルタ素子を備え、
   前記複数のフィルタ素子に含まれるフィルタ素子の数が偶数である場合に、前記複数のフィルタ素子のうち前記第１反射構造体であるフィルタ素子の数と前記第２反射構造体であるフィルタ素子の数とは同じであって、
   前記複数のフィルタ素子に含まれるフィルタ素子の数が奇数である場合に、前記複数のフィルタ素子のうち前記第１反射構造体であるフィルタ素子の数と前記第２反射構造体であるフィルタ素子の数との差が１であることを特徴とする請求項２または４に記載の光部品。
6. 前記第１反射構造体であるフィルタ素子と前記第２反射構造体であるフィルタ素子とは交互に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光部品。
7. 前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子を支持し、光を透過させる支持基板を備え、
   前記第１フィルタ素子および前記第２フィルタ素子は、前記支持基板の第１面に配置され、
   前記反射素子は、前記支持基板の第２面に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光部品。
8. 前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子を支持する支持基板を備え、
   前記第１フィルタ素子、前記第２フィルタ素子および前記反射素子は、前記支持基板の共通の面に配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の光部品。
9. 前記支持基板、前記第１基板および前記第２基板は、いずれも共通の屈折率の材料で構成されていることを特徴とする請求項７に記載の光部品。
10. 前記第１フィルタ素子および前記第２フィルタ素子は、間隔を設けて配置されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の光部品。
11. 光信号を出力する複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子からの前記光信号が入力される請求項１から１０のいずれか１つに記載の光部品と、
    を備えることを特徴とする光モジュール。
12. 多重化された複数の光信号である多重波長信号が入力される請求項１から１０のいずれか１つに記載の光部品と、
    前記多重波長信号から分割された光信号を検出する受光素子と、
    を備えることを特徴とする光モジュール。

Images