JPH0720361A - 光モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】発光素子および／または受光素子である光素子
５と、該光素子に結合される光ファイバ等の光導波路10
との間で光束を案内するための光学部品６ｂとを気密な
容器１、７に収容して一体に構成され、該光素子５と光
導波路10とを接続するために使用される光モジュールに
おいて、該容器１、７の外部に露出した光学部品６ｂの
外側端面上に結露による光学的な曇りを防止するための
表面活性剤層、または、吸湿体14を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光モジュールに関す
る。より詳細には、発光素子または受光素子である光素
子と、光ファイバ等の光導波路をこの光素子に結合する
ための接続機構とを備え、光データリンクの構築等に使
用される光モジュールの新規な構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】実用的な光システムでは、信号経路上で
光／電気変換または電気／光変換を行うことが不可避で
ある。一方、発光素子や受光素子等の光素子と、一般的
な電子回路を構成するための半導体素子とは、互いに製
造プロセスも製品形状も異なっている。そこで、光シス
テムでは一般に、光素子とそれに不可避に付随する集積
回路とを一体化した光モジュールを光データリンクとし
て用い、光システムの構築を容易にしている。

【０００３】また、光モジュールにレセプタクル部材等
を装着して、光ファイバとの容易な脱着を可能にした着
脱機構が採用される場合もある。即ち、光ファイバの端
部には所定の規格の光コネクタを装着する一方、この光
コネクタと相補的な形状を有するレセプタクル部材を光
データリンクに装着しておくことにより、光ファイバと
光モジュールとの結合または分離を容易に行うことが可
能になる。

【０００４】上述のような光接続機構においては一般
に、接続部における伝播光の損失を低減する必要があ
る。一方、例えば、石英系のマルチモードファイバの場
合でもそのコア径は50〜60μｍ程度であり、レーザ光を
利用した光システムで一般に使用されるシングルモード
ファイバのコア径は更に小さい。従って、光モジュール
と光ファイバとの接続では、光モジュール側の光学部品
の外側端面と、光ファイバの端面との間での光の散乱が
発生しないように工夫されている。

【０００５】図２(a) は、光ファイバを接続された光モ
ジュールの典型的な構成を示す断面図である。

【０００６】同図に示すように、光モジュールは、基板
１上に温度制御素子２を介して搭載されたベース３上
に、モニタ用フォトダイオード４、半導体レーザ５、集
光用第１レンズ６ａ等を装荷し、更に、これらをパッケ
ージ７により封止して構成されている。パッケージ７の
一方の側壁には、第２レンズ６ｂおよびアイソレータ９
が装着されており、ここに光ファイバ10の端部が結合さ
れる。即ち、光ファイバ10の端部にはフェルール11が、
フェルール11の先端にはホルダ12がそれぞれ装着されて
おり、これらの部材がフード13の内部で光ファイバ10を
位置決めしている。以上のように構成された光モジュー
ルと光ファイバとは、物理的に接続されると同時に光学
的にも結合されており、光モジュールの半導体レーザ５
で発生したレーザ光は、第１および第２レンズ６ａ、６
ｂを介して光ファイバ10に注入される。

【０００７】図２(b) は、光モジュールの他の構成とし
て典型的ないわゆる同軸型の光モジュールの構成を示す
断面図である。

【０００８】同図に示すように、この光モジュールは、
モニタ用フォトダイオード４、半導体レーザ５、第１集
光レンズ６ａ等を装荷したマウント３ａをステム１ａ上
に搭載し、更に、ガラス８により形成された窓を含むキ
ャップ７ａにより封止して構成されている。また、キャ
ップ７ａの頂面には、ホルダ７ｂにより固定されたレン
ズ６が装着されている。一方、光ファイバ10の先端には
フェルール11が装着され、更に、フェルール11はホルダ
12に固定されている。このホルダ12は、前述の光モジュ
ール側のホルダ７ｂと共に光ファイバ10を物理的に固定
しており、同時に、半導体レンズ５と光ファイバ10は光
学的にも結合され、半導体レーザ５で発生したレーザ光
がレンズ６を介して光ファイバ10の端面に注入される。

【０００９】上述のように、各光モジュールにおいて
は、半導体レンズ５等の部品はパッケージ７またはキャ
ップ７ａにより気密封止されている。しかしながら、最
終的に光モジュールの外部にある光ファイバと接続する
ために、パッケージ７あるいはキャップ７ａのどこかに
光学的に透明な窓またはレンズの端面が露出している。
このような窓またはレンズは、レーザ光を透過させるた
めのものなのでその光学的な品質に対する要求は極めて
厳しい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、実際に光モ
ジュールを使用していると、温度変化や湿度変化等の周
囲の環境の変化により、これらの窓またはレンズの表面
に結露が生じる場合がある。通常、結露は微細な粒状の
水滴として発生するので、窓またはレンズに水粒が付着
するとレーザ光が散乱され光モジュールの出力パワーが
著しく劣化するという問題がある。しかしながら、光モ
ジュールのレーザ光出力部と光ファイバの端面とをいち
いちシーム溶接や半田封止により気密封止する方法は、
極めて作業性が悪く、また、製品の歩留りも低い。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、結露に起因する出力劣化が生じない新規な光
モジュールを提供することをその目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、発光素
子および／または受光素子である光素子と、該光素子に
結合される光導波路との間で光束を案内するための光学
部品とを気密な容器に収容して一体に構成され、該光素
子と光導波路とを接続するために使用される光モジュー
ルにおいて、該容器の外側に位置する光学部品の端面上
に、結露による光学的な曇りを防止するための表面活性
剤層を備えることを特徴とする光モジュールが提供され
る。

【００１３】また、本発明の他の態様に従うと、発光素
子および／または受光素子である光素子と、該光素子に
結合される光導波路との間で光束を案内するための光学
部品とを気密な容器に収容して一体に構成され、該光素
子と光導波路とを接続するために使用される光モジュー
ルにおいて、該容器の外側に位置する光学部品の端面近
傍で、該光学部品の光路を妨げない位置に配置された吸
湿体を備えることを特徴とする光モジュールが提供され
る。

【００１４】

【作用】本発明に係る光モジュールは、光モジュールに
おいて外部に露出したレーザ光出力部の光学部材の表面
に表面活性剤膜を具備している点にその主要な特徴があ
る。

【００１５】即ち、従来の光モジュールでは、パッケー
ジまたはキャップの外面に露出した光学部品の表面は、
光学的な特性を高めるために清浄化されていた。しかし
ながら、このために却って結露による "くもり" が生じ
易く、温度または湿度の変化によりレーザ光出力の著し
い変動を生じる場合があった。

【００１６】これに対して、本発明に係る光モジュール
は、表面に露出した光学部材の表面に界面活性剤が塗布
または被覆されており、温度変化等により大気中の水分
の凝集が生じた場合でも光学的な影響の大きい粒状の水
滴が発生せず、出力レーザ光に与える光学的な影響が非
常に小さい。

【００１７】尚、ここでいう表面活性剤とは、低濃度で
著しい表面活性を示す物質のうち特に界面現象の調節に
用いられるものをいう。具体的には、高級脂肪酸アルカ
リ塩やアルキル硫酸塩等の陰イオン系活性剤、高級アミ
ンハロゲン酸塩、第４アンモニウム塩等の陽イオン系活
性剤、ポリエチレングリコールアルキルエーテル、脂肪
酸モノグリセリド等の非イオン系活性剤、ある種のアミ
ノ酸に代表される両性表面活性剤などを適宜選択して使
用することができる。

【００１８】また、上述のような結露による伝播光パワ
ーの劣化は、光ファイバの端面においても生じる場合が
あるので、光ファイバの端面にも同様な処理を行って効
果をあげることもできる。

【００１９】更に本発明の他の態様に従うと、上記光学
部材の端面および光ファイバの端面が露出している位置
の近傍に両者の間の光路を妨げないように配置された吸
湿体を配置することにより、各端面の結露を防止するこ
とができる。即ち、前記界面活性剤層を備えた光モジュ
ールの場合は、温度差等により光学部品の端面に凝縮し
た水分が粒状になることを防止するものであったが、こ
の態様によると、凝集すべき水分自体を吸湿体に吸着さ
せてしまうので、各端面に水滴が生じることがない。
尚、吸湿体としては、シリカゲル等の公知の乾燥剤を任
意に選択することができる。

【００２０】上述のような本発明に係る光モジュールの
２種類の構成は、これらを併用することもでき、経時的
な吸湿体の劣化あるいは急激な温度、湿度の変動による
一時的な結露による結合効率の劣化を界面活性剤により
補うこともできる。

【００２１】以下、図面を参照して本発明をより具体的
に説明するが、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎ
ず、本発明の技術的範囲を何ら限定するものではない。

【００２２】

【実施例】図１は、本発明に係る光モジュールの具体的
な構成例を示す図である。尚、図１に示す光モジュール
において、図２に示した従来の光モジュールと共通の構
成要素には共通の参照番号を付して詳細な説明を省略し
ている。

【００２３】図１(a) に示す光モジュールは、図２(a)
に示した従来の光モジュールと基本的には共通な構成を
有している。但し、この光モジュールは、第１レンズ６
ａおよび光ファイバ10の、互いに対向した端面に界面活
性剤層14を備えている。

【００２４】図１(a) または図２(a) に示した構造の光
モジュールを５個ずつ用意した。即ち、図１(a) に示し
た構成の光モジュールは、図２(a) に示した光モジュー
ルのレーザ光の出力部表面に表面活性剤であるシリコー
ンを塗布したものである。全ての光モジュールを、それ
ぞれ電源および光ファイバに接続した状態で、気温10
度、湿度60％のチャンバ内に２時間放置した。続いて、
チャンバ内を気温30度、湿度85％に変化させながら各光
モジュールの出力光パワーの変化を測定したところ、下
記の表に示すように、表１に示した従来の光モジュール
では光パワーが顕著に低下したのに対して、表２に示す
本発明に従う光モジュールでは光パワーの低下はほとん
ど生じなかった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】図１(b) は、本発明に係る光モジュールの
他の構成例を示す図である。尚、同図において、図１
(b) と共通の構成要素には共通の参照番号を付してい
る。

【００２８】同図に示すように、この光モジュールは、
図２(a) に示した光モジュールと基本的には同じ構造を
有している。但し、この光モジュールは、アイソレータ
９の内壁面に沿って、シリカゲルを充填された通気性の
スリーブ15を備えている。従って、この光モジュールで
は、フード13の内部の水分がシリカゲルに吸収されるの
で、温度あるいは湿度が変化した場合でも、フード13の
内部で水分が凝集することがなく、結露のために光学的
な結合効率が劣化することがない。

【００２９】尚、図１(a) に示した構成と、図１(b) に
示した構成とを同時に実現することもできることはいう
までもない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る光モ
ジュールは、そのレーザ光出力部の光学部品の露出面に
界面活性膜が付加されているので、温度あるいは湿度の
変化により水分の凝集が生じてもレーザ光出力に深刻な
影響を与えることがない。従って、特に環境条件が厳し
い光通信システムの屋外設備や、使用条件の管理が難し
い民生用の光機器において有利に使用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光モジュールの具体的な構成例を
示す図である。

【図２】従来の光モジュールを典型的な構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１・・・基板、 １ａ・・ステム、２・・
・温度制御素子、 ３・・・ベース、３ａ・・マウ
ント、 ４・・・モニタ用フォトダイオード、
５・・・半導体レーザ、 ６・・・レンズ、６ａ・
・第１レンズ、 ６ｂ・・第２レンズ、７・・・
パッケージ、 ７ａ・・キャップ、７ｂ・・ホル
ダ、 ８・・・窓、９・・・アイソレータ、
10・・・光ファイバ、11・・・フェルール、
12・・・ホルダ、13・・・フード 14
・・・界面活性剤層、15・・・吸湿体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発光素子および／または受光素子である光
   素子と、該光素子に結合される光導波路との間で光束を
   案内するための光学部品とを気密な容器に収容して一体
   に構成され、該光素子と光導波路とを接続するために使
   用される光モジュールにおいて、該容器の外側に位置す
   る光学部品の端面上に、結露による光学的な曇りを防止
   するための表面活性剤層を備えることを特徴とする光モ
   ジュール。 【請求項１】発光素子および／または受光素子である光
   素子と、該光素子に結合される光導波路との間で光束を
   案内するための光学部品とを気密な容器に収容して一体
   に構成され、該光素子と光導波路とを接続するために使
   用される光モジュールにおいて、該容器の外側に位置す
   る光学部品の端面近傍で、該光学部品の光路を妨げない
   位置に配置された吸湿体を備えることを特徴とする光モ
   ジュール。