JP7040548B2 - 多チャネル発光モジュールの製造方法、及び多チャネル発光モジュール - Google Patents

Description

本発明は、多チャネル発光モジュールの製造方法、及び多チャネル発光モジュールに関する。

特許文献１には、光半導体モジュールが開示されている。この光半導体モジュールは、レーザー光を放射する半導体レーザーと、半導体レーザーからのレーザー光を集光するレンズと、レンズで集光されたレーザー光をファイバフェルールの伝送路に出力する光コネクタとを備えている。この光コネクタは、レーザー光が入射する入射面を備えた光ファイバを含むファイバフェルールと、この入射面を覆う光減衰部とを備える。光減衰部は例えば偏光ガラスである。光減衰部におけるレーザー光の透過率は、光軸を中心とした光減衰部の回転位置によって変化する。また、これら半導体レーザー、レンズ及び光コネクタは、入射面に投影されるレーザー光のスポット径が光ファイバのコアの直径より小さくなるように調芯が行われる。

ところで、発光モジュールにおいて、レーザダイオード（以下「ＬＤ」という）、レンズ及び光ファイバを適正に光学調芯（光結合）させた状態であっても、ＬＤに所定の電流を印加したときにＬＤの光出力（モジュール外に取り出されてレンズに光結合する光の強度）が所定値を超える場合がある。また、所定の光出力を確保するためにＬＤに印加する印加電流値を低下させると、ＬＤの緩和振動周波数が低下しＬＤの高周波特性が損なわれるという問題が生じる。

そこで、特許文献１に記載されているように光コネクタをＺ軸方向（光軸方向）に移動して、ファイバの端面をレンズの焦点からオフセットした位置に移動することによって、ファイバのコアに入射する光の割合を減少させている。これをデフォーカス（de-focus）と呼ぶ。

特開２００７－２１２７９５号公報

多数のＬＤを搭載する発光モジュールでは、それぞれのＬＤが出射する複数の光信号を最終的に一本の光ファイバの端面に結合させる。上記の光結合点をデフォーカスさせる方法では、１つのＬＤ光に対する光出力の調整は適切に行える。しかしながら、例えば４つのＬＤ光の光出力の調整を行う場合には、各ＬＤの光出力若しくは各ＬＤ光を波長多重化するための光学部品の結合効率のばらつきが拡大するという問題が生じる。

また、４つのＬＤ光を１つの集光レンズでファイバの端面に結合するので、デフォーカスによる光出力の調整を１つのＬＤ光に対して行った場合、他のＬＤ光に対しては必ずしも最適な光出力にはならないという問題もある。すなわち、集光レンズに向かう各ＬＤ光の光軸は、設計上は集光レンズの光軸に一致しているが、実際には各ＬＤ光によって微妙にばらついている。よって、集光レンズの光軸に沿ってファイバの端面を移動させても、各ＬＤ光が集光レンズの光軸に沿って入射しているとは限らない。また、各ＬＤ光に対する適正なデフォーカス量が異なることが多いので、全てのＬＤについて適正な結合効率が得られるとは限らない。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、安定した光出力を得ることができる多チャネル発光モジュールの製造方法、及び多チャネル発光モジュールを提供することを目的とする。

本発明の一形態による多チャネル発光モジュールの製造方法は、発光素子、第１レンズ及び第２レンズをそれぞれ有する複数のレーンと、各第２レンズから出射されて合波された光を光ファイバに入射する第３レンズと、を備えた多チャネル発光モジュールの製造方法であって、筐体に複数の発光素子を搭載する工程と、筐体に複数の第１レンズを搭載し、位置を決定する工程と、筐体に複数の第２レンズを搭載し、初期位置を決定する工程と、複数の第２レンズを調芯し、筐体に固定する工程と、筐体に第３レンズ及び光ファイバを搭載し、調芯する工程と、第３レンズ及び光ファイバを筐体に固定する工程と、を含む。

本発明の一形態による多チャネル発光モジュールは、発光素子、第１レンズ及び第２レンズをそれぞれ有する複数のレーンを備えた多チャネル発光モジュールであって、各第２レンズから出射されて合波された光を光ファイバに入射する第３レンズを備え、各レーンにおいて、第１レンズの発光素子側の焦点は発光素子の光出射点に位置しており、第２レンズは第１レンズの出射光を集束光に変換し、第２レンズから出射され、光ファイバに入射する光の強度が最大となる位置よりも第３レンズ側に配置されており、第２レンズから出射された集束光は第３レンズを介して光ファイバの内部で集光される。

本発明の一形態による多チャネル発光モジュールの製造方法、及び多チャネル発光モジュールでは、安定した光出力を得ることができる。

第１実施形態に係る発光モジュールの内部構造を示す斜視図である。 図１の発光モジュールの内部構造を示す平面図である。 図１の発光モジュールの光学系を示す模式図である。 図１の発光モジュールにおけるレンズ系の調芯を説明する図である。 ＬＤ、第１レンズ、第２レンズ、第３レンズ及び光ファイバの位置関係を示す図である。 スリーブにおけるＸＹトレランスを示すグラフである。（ａ）は第２レンズをＬＤ側に移動させた場合、（ｂ）は第２レンズを光ファイバ側に移動させた場合、をそれぞれ示す。 第２レンズを変位させる方向と反射戻り光量との関係を示すグラフである。 従来の調整方法を説明する図である。 第２実施形態に係る発光モジュールの光学系を示す模式図である。 図９の発光モジュールにおけるレンズ系の調芯を説明する図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係る発光モジュール及び多チャネル発光モジュールの実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当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実施形態）
図１は、第１実施形態に係る発光モジュール１の内部構造を示している。図２は、発光モジュール１の内部構造を示す平面図である。図１及び図２に示されるように、発光モジュール１は、直方体状の筐体２と、フランジを有し円柱状の光結合部３とを備える。また、発光モジュール１の内部には、４個のＬＤ（発光素子）１１ａ～１１ｄ、４個の第１レンズ１２ａ～１２ｄ、ビームスプリッタ１３、４個の第２レンズ１４ａ～１４ｄ、第１ＷＤＭフィルタ１５、第２ＷＤＭフィルタ１６、ミラー１７、アイソレータ１８及び偏波合成フィルタ１９が設けられている。発光モジュール１は、ＬＤ１１ａ～１１ｄ、第１レンズ１２ａ～１２ｄ及び第２レンズ１４ａ～１４ｄを備えた４チャネルの発光モジュールである。

各第１レンズ１２ａ～１２ｄは各ＬＤ１１ａ～１１ｄに対応して設けられており、各第２レンズ１４ａ～１４ｄは各第１レンズ１２ａ～１２ｄに対応して設けられている。以下の説明では、ＬＤ１１ａ～１１ｄ、第１レンズ１２ａ～１２ｄ及び第２レンズ１４ａ～１４ｄのそれぞれを、単にＬＤ１１、第１レンズ１２及び第２レンズ１４と称することがある。ＬＤ１１はＬＤ１１ａ～１１ｄのいずれかを示し、第１レンズ１２はＬＤ１１に対応する第１レンズ１２ａ～１２ｄのいずれかを示し、第２レンズ１４は第１レンズ１２に対応する第２レンズ１４ａ～１４ｄのいずれかを示している。

以下では、図面において、「前後方向」の語を用いるが、これらの語は図示する状態に基づく便宜的なものである。以下の説明において、前方向は第１レンズ１２ａ～１２ｄから見てＬＤ１１ａ～１１ｄが設けられる方向であり、後方向は筐体２から見て光結合部３が設けられる方向である。

発光モジュール１では、光源として機能するＬＤ１１ａ～１１ｄが独立して駆動され、それぞれのＬＤ１１ａ～１１ｄが光信号を出力する。ＬＤ１１ａ～１１ｄから出力された信号光はそれぞれ第１レンズ１２ａ～１２ｄに入力する。各ＬＤ１１ａ～１１ｄは対応する第１レンズ１２ａ～１２ｄの焦点より距離を置いて搭載されているので、第１レンズ１２ａ～１２ｄはそれぞれの信号光に対して集光レンズとして機能する。

第１レンズ１２ａ～１２ｄによって集光された光は、それぞれ第２レンズ１４ａ～１４ｄに入力し、第２レンズ１４ａ～１４ｄによって実質コリメート光に変換される。第２レンズ１４ａ～１４ｄは、そのＬＤ１１ａ～１１ｄ側の焦点を第１レンズ１２ａ～１２ｄそれぞれの集光点に一致させて配置される。よって、この集光点から発散する各信号光は、第２レンズ１４ａ～１４ｄによりコリメート光に変換される。

図３は、発光モジュール１の光学系を示す模式図である。図３に示されるように、第２レンズ１４ａ～１４ｄを透過した各信号光は、第１ＷＤＭフィルタ１５、第２ＷＤＭフィルタ１６、ミラー１７、アイソレータ１８及び偏波合成フィルタ１９を含む光学回路によって合波され、筐体２の後壁２Ａに設けられた窓２ａを介して筐体２外に出力される。筐体２外に出力された光は、光結合部３内に設けられた第３レンズ４により、ファイバスタブ６に保持された光ファイバ５の端面に結合する。

ここで、従来は光ファイバ５の端面を光軸方向にオフセットする方式（スリーブデフォーカス方式）によって、ファイバの端面に結合する光の強度（以下、ファイバ結合強度と称することもある）を調整していた。しかしながら、本実施形態では、第２レンズ１４ａ～１４ｄそれぞれの位置を光軸方向に移動することによって、各信号光それぞれにについてファイバ結合強度を所定の範囲内とする。

本実施の形態の光モジュールでは、ＬＤ１１ａ～１１ｄが出射する信号光を第２レンズ１４ａ～１４ｄによってコリメート光に変換し、このコリメート光を光学回路により合波を行う。筐体２から出力される光はコリメート光であり、このコリメート光は、筐体２の外部に位置する第３レンズ（集光レンズ）４によって集光されて光ファイバ５の端面に結合する。第３レンズ４の有効径内にコリメート光が入射すれば、第２レンズ１４ａ～１４ｄを通る４つの信号光の光軸にずれが生じても光は１点に集中する。しかし、そのファイバ結合強度が所定範囲内に収まっている保証はない。ファイバ結合強度は、各ＬＤ１１ａ～１１ｄが出力する信号光のそれ自身が有するばらつきと、光学系の光結合効率のばらつきに依存する。いずれのばらつきも実際に３ｄＢ程度となる。

直接変調型のＬＤ１１ａ～１１ｄは、所定の駆動電流下において平均的に約１０ｄＢｍの強度の信号光を出力する。また、光学系による光損失は２～３ｄＢ程度であるため、光ファイバ５から出力される信号光の強度は平均的に７～８ｄＢｍ程度となる。一方、例えば、１００ＧＢＡＳＥ－ＬＲ４の規格で規定されている光出力は最大４．５ｄＢｍとされ、ＣＷＤＭ４の規格で規定されている光出力は最大２．５ｄＢｍとされており、発光モジュール１の光出力が７～８ｄＢｍというのは、この規定を超えることとなる。よって、光ファイバ５へのファイバ結合強度を調整して光出力を低下させる必要がある。

ここで、従来のファイバ結合強度の調整方法は、ファイバの端面の位置を集光位置（焦点）から遠ざける（又は近づける）デフォーカス法によって行っていた。しかしながら、発光モジュール１にデフォーカス法を適用すると、一の信号光の光軸に対しての調整は可能であるが、残余の信号光については、光学系による光軸のばらつき、あるいは、ＬＤ１１ａ～１１ｄの出力光の強度それ自体に差異があるため、全て（４本）の信号光についてその出力強度の調整は困難である。

このファイバ結合強度のばらつきの原因を具体的に説明する。図８に示されるように、４つの平行光Ｌ０～Ｌ３を、集光レンズである第３レンズ４に入射させるときに、各平行光Ｌ０～Ｌ３の光軸が第３レンズ４の光軸からオフセットしていると、第３レンズ４から光ファイバ５に向かう各光の角度が異なることとなる。但し、各平行光Ｌ０～Ｌ３の光軸のずれが第３レンズ４の有効径の範囲内であれば、第３レンズ４から光ファイバ５に向かう各光は１点に集光され、この光ファイバ５では、有意なファイバ結合強度を得ることができる。

しかしながら、発光モジュール１から出力される光を調整するために光ファイバ５の端面を集光位置からずらす（遠ざける又は近づける）と、各光の角度が異なっていることにより、光ファイバ５の端面上の４つの結合位置のずれが大きくなる。その結果、ファイバ結合強度の差が大きくなる。ここで、第３レンズ４の中心からのずれ量Δｘと集光角度θとの関係は、第３レンズ４の焦点距離をｆとすると、Δｘ／ｆ＝θで表される。

上述した問題を解決するため、各ＬＤ１１ａ～１１ｄと第２レンズ１４ａ～１４ｄの相対距離を、ファイバ結合強度が所望の値となるまで、第２レンズ１４ａ～１４ｄをその光軸方向に変位させる調整を行う。このような調整を行うことによって、４つのＬＤ１１ａ～１１ｄの全てにおいて、所望のファイバ結合強度を得ることができる。

以下では、所望のファイバ結合強度を得る具体的な光出力調整方法を説明する。図３に示されるように、発光モジュール１の光学系は３レンズ系であり、第１レンズ１２ａ～１２ｄは、ＬＤ１１ａ～１１ｄが出力する信号光を５～６倍の倍率で集光する。この値は、ＬＤの一構造として一般的に知られているＤＦＢ－ＬＤが出力する光をＳＭＦ（Single-mode Fiber）に結合させる際の最適な倍率として知られている。筐体２の外部に位置する第３レンズ４は、筐体２の後壁２Ａを通過した光を光ファイバ５の端面に集光する。

ここで、第１レンズ１２ａ～１２ｄの焦点距離は０．４５ｍｍであり、第１レンズ１２ａ～１２ｄの倍率は５～６である。第２レンズ１４ａ～１４ｄの焦点距離は０．８５ｍｍであり、第２レンズ１４ａ～１４ｄの倍率は１である。第３レンズ４の焦点距離は０．８５ｍｍであり、第３レンズ４の倍率は１である。そして、有意な倍率が設定され、その搭載位置について最も高い精度が求められる第１レンズ１２ａ～１２ｄの後段に第２レンズ１４ａ～１４ｄを実装することによって、倍率が低い第２レンズ１４ａ～１４ｄを光軸調整用のレンズとして用いることができる。

また、第１レンズ１２を省略した２レンズ系を有する発光モジュールではコリメートレンズの実装精度について０．３μｍ以下の値が求められるのに対し、本実施の形態の３レンズ系を採用する発光モジュール１では、第２レンズ１４の実装精度を１．５μｍ以下とすれば同等の性能を実現できる。なお、レンズ等の光学部品はエポキシ系のＵＶ硬化型樹脂によって固定される。この樹脂固定では、樹脂の硬化時の収縮により、１μｍ以下の位置精度を確保するのは一般に困難である。

また、発光モジュール１では、第１レンズ１２ａ～１２ｄの倍率を５～６倍の光学系としているので、第２レンズ１４ａ～１４ｄを透過したコリメート光の径を縮小することができ（０．６ｍｍ程度から０．２ｍｍ程度にまで縮小できる）、光学系に含まれる各部品についてその有効径を小さくすることができる。

次に、発光モジュール１における各レンズの調芯手順について説明する。まず、発光モジュール１内の所定箇所にＬＤ１１ａ～１１ｄを搭載し、ＬＤ１１ａ～１１ｄの電気的な動作が可能とすべく、ＬＤ１１ａ～１１ｄに対して所定のワイヤリングを行う。その後、図４に示されるように、ＬＤ１１に対する第１レンズ１２の位置を決定する工程、第１レンズ１２に対する第２レンズ１４の初期位置を決定する工程、及び第２レンズ１４の調芯を行う工程を実行する。以下では、これらの各工程について詳細に説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、ＬＤ１１に対する第１レンズ１２の位置を決定する。この工程では、発光モジュール１内に配置されたＬＤ１１が出力する光を発光モジュール１外に取り出す必要がある。これは、特殊治具を用い、ＬＤ１１の光軸を発光モジュール１外に平行移動させることにより行う。

そして、筐体２に対する遠点（筐体２から１０００ｍｍ程度離れた箇所）に赤外線カメラ３０を配置して、赤外線カメラ３０を用いて第１レンズ１２の位置調整を行う。具体的には、ＬＤ１１が出力した光が第１レンズ１２によって平行光となるように、第１レンズ１２が出力する光を特殊治具を用いて筐体２の後壁と乗り越えて発光モジュール１外に取り出し、赤外線カメラ３０によって第１レンズ１２を透過した光のフィールドパターンを確認しながら、第１レンズ１２を透過した光がコリメート光となるＬＤ１１に対する第１レンズ１２の位置を決定する。

このとき、ＬＤ１１の光出射点が第１レンズ１２の焦点に一致することとなるので、ＬＤ１１が出力し第１レンズ１２を透過して赤外線カメラ３０に至った光はコリメート光となる。そして、第１レンズ１２をこの位置から光軸に沿って所定量オフセットさせる。すなわち、第１レンズ１２をＬＤ１１から離す方向に移動させ、倍率を５～６倍としたＬＤ１１と第１レンズ１２との関係を得ることができる。

続いて、図４（ｂ）に示されるように、第１レンズ１２に対する第２レンズ１４の初期位置を決定する。この工程では、遠点に配置された赤外線カメラ３０を用いて第２レンズ１４の初期位置を決定する。具体的には、赤外線カメラ３０によって第２レンズ１４から出射される光のフィールドパターンを確認し、第２レンズ１４から赤外線カメラ３０に到達する光がコリメート光となるように、第２レンズ１４をその光軸に沿って移動する。

次に、図４（ｃ）に示されるように、治具４０を筐体２の後壁２Ａに設置する。この治具４０は第３レンズ４と光ファイバ５を模した集光レンズ４４と光ファイバ４５とを備えており、集光レンズ４４と光ファイバ４５との位置関係は第３レンズ４と光ファイバ５との位置関係と同一である。すなわち、治具４０において、集光レンズ４４と光ファイバ４５とは、光ファイバ４５の端面が集光レンズ４４の光軸上であって且つ集光レンズ４４の焦点位置にあるように配置されている。

この治具４０を、筐体２の後壁２Ａに対して実際に第３レンズ４及び光ファイバ５が配置される位置に設置する。ここで、後壁２Ａに対して治具４０の位置を調整しても良い。第２レンズ１４を通過したコリメート光は集光レンズ４４により光ファイバ４５の端面に集光される。治具４０を後壁２Ａに対してその位置を調整することにより、光ファイバ４５を介して観測される光の強度が最大となる位置に治具４０を固定する。その後、光ファイバ４５を介して観測する光の強度が所定の値となるように、第２レンズ１４の調芯を行う。具体的には、図４（ｄ）に示されるように、光ファイバ４５の端面に結合する光の強度が所望の値となるように第２レンズ１４ａを光軸方向に変位させる。その後、第２レンズ１４を樹脂で固定する。なお、この説明では、ＬＤ１１、第１レンズ１２、第２レンズ１４をそれぞれ４つの組から選択した一つに対して行った。以上の工程は、４つの組の何れを選択しても等価的に実行可能である。

以上のように、ＬＤ１１に対する第１レンズ１２の位置を決定する工程、第１レンズ１２に対する第２レンズ１４の初期位置を決定する工程、及び第２レンズ１４を調芯する工程を実行した後には、他のＬＤ、他の第１レンズ、他の第２レンズの位置をそれぞれ決定する工程を上記同様に実行する。ここで留意すべきは、最初の組に対して行った治具４０と筐体２（後壁２Ａ）との間の位置調整については残余の組に対しては行わない点である。治具４０は最初の組に対して筐体２に対する相対位置を調整した後は、この位置は変更しない。

以上のように、第１レンズ１２ａ～１２ｄ及び第２レンズ１４ａ～１４ｄの配置を行った後は、治具４０を筐体２の後壁２Ａから外す。そして、第３レンズ４及び光ファイバ５を備えた正規の光結合部３を筐体２の後壁２Ａに取り付けて、筐体２に対する光結合部３の調芯を行った後に光結合部３を筐体２に固定する。具体的には、第３レンズ４と、光ファイバ５を保持するファイバスタブ６と、を組み込んだ光結合系を、まず、第３レンズ４を筐体２に対してその結合系が取り付けられる後壁２Ａ上をスライドさせて光軸に垂直な面内で調芯を行い、次いで、ファイバスタブ６と第３レンズ４との間の当該面内における調芯を行う。この第３レンズ４の調芯とファイバスタブ６の調芯を繰り返してファイバスタブ６を介して観測する光の強度が最大となる光結合系の位置を見出し、当該位置で光結合系を筐体２に溶接により固定する。観測する光の強度が最大であったとしてもその絶対値は仕様で定められている絶対最大値を上回ることはない。各ＬＤ１１ａ～１１ｄについて第２レンズ１４ａ～１４ｄを個別に調芯しているためである。

このように溶接による固定を行うための設備として、ＹＡＧ調芯溶接設備を用いることができる。ＹＡＧ調芯溶接設備では、第３レンズ４と、光結合部３のスリーブと、の光軸方向の位置関係を維持した状態で、筐体２、第３レンズ４及び上記スリーブの３体調芯を行うことによって、４つの全ての光出力が調整された値のファイバ結合パワーとすることができる。

以上、発光モジュール１は、第２レンズ１４ａ～１４ｄのそれぞれを光軸方向に変位させて各第２レンズ１４ａ～１４ｄの調芯を行う工程を経て組み立てられる。このように第２レンズ１４ａ～１４ｄのそれぞれに対して調芯を行い、光結合部３内での調芯を省くことによって、ＬＤ１１ａ～１１ｄのそれぞれから出力される各信号光に対する適正な光強度を得ることができる。

また、第２レンズ１４の調芯を行う工程では、第２レンズ１４のそれぞれを光軸方向に変位させてファイバ結合パワーの調整を行ったが、図５（ｂ）及び図５（ｃ）に示されるように、第２レンズ１４を移動させる方向としては、第３レンズ４に近寄せる場合と第１レンズ１２に近寄せる場合がある。

ここで、第２レンズ１４を光軸に沿って第１レンズ１２に近寄せる場合には、第２レンズ１４のレンズ面での光反射が増大する。この近端反射はＬＤ１１への戻り光を増大し、ＬＤ１１の光出力が不安定になり、あるいはそのスペクトル幅の拡大を招く。

これに対し、図５（ｂ）及び図６（ｂ）に示されるように、第２レンズ１４を第３レンズ４側に変位させた場合は、第２レンズ１４を第１レンズ１２側に変位させた場合と比較して、光ファイバ５の結合トレランスを拡大させることができる。ここで、図６（ａ）は第２レンズ１４を第１レンズ１２側に変位させた場合の結合トレランスを示し、図６（ｂ）は第２レンズ１４を第３レンズ４側に変位させた場合の結合トレランスを示している。

第２レンズ１４を第３レンズ４側に変位させた時、第２レンズ１４は収束光学系に変換される。この集束光学系（第２レンズ１４）を通過し第３レンズ４で再度集光される光の集光点は光ファイバ５の端面から内部に入った位置に変換される。すなわち、第３レンズ４とその集光点までの相対距離が長くなり、光結合トレランスは緩くなる。また、第２レンズ１４の変位量を大きくすると、第１レンズ１２の出射光のうち第２レンズ１４の有効径内に入る量が減少することと合わせ、第３レンズ４の有効径内に収まる第２レンズ１４の出射光の量が減少するため、ファイバ結合強度が著しく低下する。例えば第２レンズ１４、第３レンズ４についてそれぞれ１．５～２．５ｍｍ程度の長い焦点距離のものを採用した場合、第２レンズ１４の有効変位量は最大２５０μｍ程度に制限される。

また、図７のグラフに示されるように、第２レンズ１４を第３レンズ４側に変位させた場合には、第２レンズ１４を第１レンズ１２側に変位させた場合と比較して、反射戻り光の光量を低減させることができる。これは、第１レンズ１２と第２レンズ１４との間隔が広がることにより、第２レンズ１４による近端反射の影響が低減されたことによる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の発光モジュール５１について説明する。以下では、第１実施形態と重複する内容については、その詳細な説明を省略する。図９に示されるように、発光モジュール５１は、例えばＣＷＤＭ４規格の光送信モジュールであり、発光モジュール５１の光学系は２レンズ系である。すなわち、発光モジュール５１では、第１実施形態の第１レンズ１２ａ～１２ｄが省略されている。

発光モジュール５１は、その内部に、４個のＬＤ１１ａ～１１ｄ、４個の第２レンズ５２ａ～５２ｄ、第１ＣＷＤＭフィルタ５５、第２ＣＷＤＭフィルタ５６、ミラー１７、及びビームコンバイナ５９を備える。ビームコンバイナ５９は、ミラー膜５９ａ、及びハーフミラー膜５９ｂを有する。なお、以下の説明では、第２レンズ５２ａ～５２ｄを単に第２レンズ５２と称することがある。第２レンズ５２は、第２レンズ５２ａ～５２ｄのいずれかを示している。

ＬＤ１１は、筐体２内のＬＤキャリア２ｂ上に実装されており、各ＬＤキャリア２ｂは高周波伝送路及びヒートシンクとして機能する。各ＬＤ１１は、０．７５ｍｍピッチで配置されており、実装性、ＬＤ検査性、及び高周波配線設計の観点から、１個のＬＤキャリア２ｂに２個のＬＤ１１が実装されている。ＬＤキャリア２ｂは、Ａｕメタライズによるマーキングが施されたベース２ｃ上に実装される。各第２レンズ５２ａ～５２ｄは各ＬＤ１１ａ～１１ｄに対応して設けられる。ＬＤ１１ａ～１１ｄから出力された信号光は、それぞれ第２レンズ５２ａ～５２ｄに入力し、第２レンズ５２ａ～５２ｄによって実質コリメート光に変換される。

第２レンズ５２ａからの光は、ミラー１７により９０°反射し、第１ＣＷＤＭフィルタ５５により反射して、第１ＣＷＤＭフィルタ５５を透過する第２レンズ５２ｃからの光と合波する。第２レンズ５２ｂからの光は、ミラー１７により９０°反射し、第２ＣＷＤＭフィルタ５６により反射して、第２ＣＷＤＭフィルタ５６を透過する第２レンズ５２ｄからの光と合波する。第１ＣＷＤＭフィルタ５５で合波した光は、ビームコンバイナ５９のミラー膜５９ａにより反射して、ハーフミラー膜５９ｂを透過する第２ＣＷＤＭフィルタ５６からの光と合波する。

ビームコンバイナ５９で合波した光は、筐体２外に出力される。筐体２外に出力された光は、光結合部３内に設けられた第３レンズ５３により、ファイバスタブ６に保持された光ファイバ５の端面に結合する。光ファイバ５の結合部の直前には偏波依存型アイソレータが配置されており、この偏波依存型アイソレータの素子サイズは０．４５ｍｍと小型化されている。

第２実施形態では、図９及び図１０に示されるように、第２レンズ５２ａ～５２ｄそれぞれの位置を光軸方向に移動することによって、各信号光それぞれについてファイバ結合強度を所定の範囲内とする。すなわち、ファイバ結合強度が所望の値となるまで、第２レンズ５２ａ～５２ｄを、その光軸方向に変位させる調整を行う。

以下では、発光モジュール５１におけるレンズの調芯手順について説明する。まず、発光モジュール５１内の所定箇所にＬＤ１１ａ～１１ｄを搭載し、ＬＤ１１ａ～１１ｄに対して所定のワイヤリングを行った後、ＬＤ１１に対する第２レンズ５２の位置を決定する工程を実行する。

この工程では、発光モジュール５１内に配置されたＬＤ１１が出力する光を発光モジュール５１外に取り出す。すなわち、特殊治具を用い、ＬＤ１１の光軸を発光モジュール５１外に平行移動させる。そして、筐体２に対する遠点に赤外線カメラ３０を配置して、この赤外線カメラ３０を用いて第２レンズ５２の位置調整を行う。

具体的には、ＬＤ１１の出力光が第２レンズ５２で平行光となるように、第２レンズ５２の出力光を特殊治具で発光モジュール５１外に取り出し、赤外線カメラ３０で第２レンズ５２の出力光のフィールドパターンを確認しながら、第２レンズ５２の出力光がコリメート光となる第２レンズ５２の位置を決定する。このとき、ＬＤ１１の光出射点が第２レンズ５２の焦点に一致するので、ＬＤ１１が出力し第２レンズ５２を透過して赤外線カメラ３０に至った光はコリメート光となる。

その後は、第１実施形態と同様、治具４０を筐体２の後壁２Ａに設置し、光ファイバ４５で観測される光の強度が最大となる位置に治具４０を固定する。そして、光ファイバ４５で観測される光の強度が所定の値となるように第２レンズ５２の調芯を行う。具体的には、光ファイバ４５の端面に結合する光の強度が所望の値となるように第２レンズ５２を光軸方向に変位させる。その後、第２レンズ５２を樹脂で固定する。

以上のように、ＬＤ１１に対する第２レンズ５２の位置を決定し、第２レンズ５２の調芯を実行した後には、他の第２レンズ５２の位置決定及び調芯を光ファイバ４５の端面に結合する光の強度が所定の値となる様に他の第２レンズ５２の位置を決定する。そして、ＹＡＧ調芯溶接設備を用いることにより、第３レンズ５３と、光結合部３のスリーブとの光軸方向の位置関係を維持した状態で、治具４０に代えて第３レンズ５３、及び上記スリーブの３体調芯を行い、スリーブを介して得られる光の強度が前記所定の値となる位置に光結合部３を筐体２に対して固定する。これにより、第２レンズ５２ａ～５２ｄからの４つ全ての光出力が調整された値のファイバ結合パワーとすることができる。

以上、発光モジュール５１は、第２レンズ５２ａ～５２ｄのそれぞれを光軸方向に変位させて各第２レンズ５２ａ～５２ｄの調芯を行う工程を経て組み立てられる。このように第２レンズ５２ａ～５２ｄのそれぞれに対して調芯を行うことによって、ＬＤ１１ａ～１１ｄのそれぞれから出力される各信号光に対する適正な光強度を得ることができる。

また、第２レンズ５２を変位させる方向としては、第３レンズ５３に近寄せる場合と、ＬＤ１１に近寄せる場合がある。ここで、第１実施形態と同様、第２レンズ５２を第３レンズ５３側に変位させた場合には、光ファイバ５の結合トレランスを拡大させることができると共に、反射戻り光の光量を低減させることができる。

以上、本発明に係る好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形及び変更が可能であることは、当業者によって容易に認識される。例えば、上記実施形態では、ＬＤ１１ａ～１１ｄ、第１レンズ１２ａ～１２ｄ及び第２レンズ１４ａ～１４ｄを有する複数のレーンを備えた多チャネル発光モジュールについて説明したが、ＬＤ、第１レンズ及び第２レンズが一つずつ設けられる発光モジュールであってもよい。

また、前述の第２実施形態では、ミラー膜５９ａ及びハーフミラー膜５９ｂを有するビームコンバイナ５９を用いたが、ビームコンバイナ５９のミラー膜５９ａ及びハーフミラー膜５９ｂに代えて、ミラーとハーフミラーをそれぞれ個別に配置してもよい。

１，５１…発光モジュール（多チャネル発光モジュール）、２…筐体、３…光結合部、４，５３…第３レンズ、５…光ファイバ、１１，１１ａ～１１ｄ…ＬＤ（発光素子）、１２，１２ａ～１２ｄ…第１レンズ、１３…ビームスプリッタ、１４，１４ａ～１４ｄ，５２，５２ａ～５２ｄ…第２レンズ、１５…第１ＷＤＭフィルタ、１６…第２ＷＤＭフィルタ、１７…ミラー、１８…アイソレータ、１９…偏波合成フィルタ、３０…赤外線カメラ、４０…治具、４４…集光レンズ、４５…光ファイバ、５５…第１ＣＷＤＭフィルタ、５６…第２ＣＷＤＭフィルタ、５９…ビームコンバイナ、５９ａ…ミラー膜、５９ｂ…ハーフミラー膜。

Claims (5)

1. 発光素子、第１レンズ及び第２レンズをそれぞれ有する複数のレーンと、
   各前記第２レンズから出射されて合波された光を光ファイバに入射する第３レンズと、を備えた多チャネル発光モジュールの製造方法であって、
   筐体に前記複数の発光素子を搭載する工程と、
   前記筐体に前記複数の第１レンズを搭載し、位置を決定する工程と、
   前記筐体に前記複数の第２レンズを搭載し、初期位置を決定する工程と、
   前記複数の第２レンズを調芯し、前記筐体に固定する工程と、
   前記筐体に前記第３レンズ及び前記光ファイバを搭載し、調芯する工程と、
   前記第３レンズ及び前記光ファイバを前記筐体に固定する工程と、を含み、
   前記筐体に前記複数の第１レンズを搭載し、位置を決定する工程では、前記各レーンにおいて、前記発光素子の光出射点が前記第１レンズの焦点に一致し、
   前記複数の第２レンズを調芯し、前記筐体に固定する工程では、前記筐体に前記第３レンズを模した模擬レンズ及び前記光ファイバを模擬した模擬光ファイバを備える治具を用いて、前記第２レンズを調芯し、前記模擬光ファイバの端面に結合する光の強度が所望の値となるように前記第２レンズを光軸方向に変位させる、
   多チャネル発光モジュールの製造方法。
2. 前記複数の第２レンズの調芯は、前記第３レンズ及び前記光ファイバと同じ構成を有する治具を用いて行われる、請求項１に記載の多チャネル発光モジュールの製造方法。
3. 各前記第２レンズからの出射光を合波し、前記第３レンズに入射する光合波器を更に備える、請求項１または請求項２に記載の多チャネル発光モジュールの製造方法。
4. 発光素子、第１レンズ及び第２レンズをそれぞれ有する複数のレーンを備えた多チャネル発光モジュールであって、
   各前記第２レンズから出射されて合波された光を光ファイバに入射する第３レンズを備え、
   前記各レーンにおいて、前記発光素子の光出射点が前記第１レンズの焦点に一致しており、前記第２レンズは前記第１レンズの出射光を集束光に変換し、前記第２レンズから出射され、前記光ファイバに入射する光の強度が最大となる位置よりも前記第３レンズ側のそれぞれ異なる位置に配置されており、
   前記第２レンズから出射された前記集束光は前記第３レンズを介して前記光ファイバの内部で集光される、多チャネル発光モジュール。
5. 各前記第２レンズからの出射光を合波し、前記第３レンズに入射する光合波器を更に備える、請求項４に記載の多チャネル発光モジュール。
   

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