JPH11194240A

JPH11194240A - 光モジュール

Info

Publication number: JPH11194240A
Application number: JP36824397A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nitta; 淳新田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 1999-07-21

Abstract

(57)【要約】【課題】複数の光ガイド素子間に光部品を挿入ないし構
成している光モジュールである。【解決手段】光モジュールは、複数の光素子を同一実装
基板１上に実装している。光ガイド部材を実装する溝
６、７を複数実装基板１上に有する。１つの溝６に固定
された第１の光ガイド部材の一方の端面近傍に光デバイ
ス２が取り付けられ、第１の光ガイド部材の他方の端面
と間隔をおいて他の溝７に第２の光ガイド部材が固定さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信、光伝送等
に用いられる光ファイバ、発光素子、偏光子などの光部
品ないし光素子（本明細書では光ファイバ、偏光子など
の光学部品と発光素子などの光デバイスをまとめて光部
品ないし光素子という）を同一実装基板上に実装した光
モジュール等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の光部品を同一の基板に実装
した光伝送モジュールが幾つか提案されている。例え
ば、特開平７ー１９９００６号に記載されているよう
に、Ｓｉ基板１１２上に異方性エッチングにより加工し
た溝１２０を基準に、半導体レーザ１３０とボールレン
ズ１４０の位置関係を簡単に合わせられるようにした構
成がある（図６参照、１１４は電極である）。また、他
の例として、特開平８−１８１３８８号に示されるよう
に半導体レーザと光ファイバの位置関係を簡単に合わせ
られる構成がある（図７参照）。この例では、Ｓｉ基板
２０１上に、半導体レーザ等の光素子位置合わせ用マー
カ２０４、２０５と、半導体レーザ２０９の出力光が結
合される光ファイバ２１１用のＶ溝２０７を有してい
る。そして、半導体レーザ２０９はマーカー２０４、２
０５を目安にしてハンダ層２０６により所定の位置に固
定し、光ファイバ２１１はＶ溝２０７に挿入して半導体
レーザ２０９側のファイバ２１１端面をＶ溝２０７中に
ある端面に突き当てることにより、光軸調整が行なわれ
るものである。図７に示される従来例では、シリコン実
装基板２０１の上面にＳｉＯ₂膜２０１を形成し、その
上に半導体レーザ２０９用の電極２０３を形成し、さら
に、電極２０３付近の所定の位置（半導体レーザ２０９
を実装したい位置）に位置合わせてマーカー２０４、２
０５を形成してある。加えて、半導体レーザ２０９を実
装する部分の中心軸上に光ファイバ２１１実装用の溝２
０７が形成されている。このＶ溝２０７の形成工程は、
フォトリソグラフィの技術と反応性イオンエッチング法
によっている。このような構成により、光素子を実装す
る位置精度及び光ファイバの位置精度が、１μｍ程度の
誤差で済むことが可能となっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、発光デバイス（半導体レーザなど）と光ファ
イバなどをレンズ等の結合素子を介さずに結合している
ために、その間隔を近接させておかなければならなかっ
た。そのために、発光デバイスの出力光を、例えば、偏
光子、波長板、アイソレータなどの光学部品に受けさせ
ることが困難であった。

【０００４】従って、本発明の第１の目的は、上記課題
を解決すべく、実装基板上に複数の光素子を実装し、光
素子のうちの複数の光ガイド素子（光ファイバなど）間
に光部品を挿入ないし構成している光モジュールを提供
することである。

【０００５】また、本発明の第２の目的は、上記光モジ
ュールを構成するのに用いられる光モジュール用基板を
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】上記第１の目
的を達成する為に、本発明の光モジュールでは、光部品
を実装する基板上で、溝に固定された光ファイバなどの
光ガイド手段の途中に光部品を挿入ないし構成できるよ
うに空隙が設けられ、ここに光部品が挿入ないし構成さ
れていることを特徴とする。すなわち、この本発明は光
モジュールは、複数の光素子を同一実装基板上に実装
し、かつ光素子のうちの光ガイド部材を実装する溝を複
数該実装基板上に有する実装基板を用いた光モジュール
であって、１つの溝に固定された第１の光ガイド部材の
一方の端面近傍の光デバイス用取り付け部に光デバイス
が取り付けられ、該第１の光ガイド部材の他方の端面と
間隔をおいて他の溝に第２の光ガイド部材が固定されて
いることを特徴とする。この構成において、前記第１と
第２の光ガイド部材の間の基板部分に光素子用取り付け
部を設ければ、空隙部分には光部品を挿入することが可
能となる上、当該部分の基板に所望の溝などの取り付け
部を形成しておくことにより挿入すべき光部品の軸を合
わせることができる。

【０００７】より具体的には、本発明の光モジュールは
以下の様な形態を取り得る。前記光デバイスが発光素子
であり、該発光素子からの光出力が前記第１の光ガイド
部材に結合され、該第１の光ガイド部材中を伝播した該
発光素子からの光出力が該第１の光ガイド部材から空中
へ出力し、該第１の光ガイド部材からの出力光が前記光
素子用取り付け部に固定された前記光素子へ入力され、
該光素子により影響を受けた該第１の光ガイド部材から
の出力光が前記第２の光ガイド部材に結合される。これ
によれば、実装基板上に、半導体レーザなどの光源素子
以外の光素子を実装できる。

【０００８】また、前記発光素子の出力光が直線偏光で
あり、全てが実装基板上に形成された溝に固定されてい
る前記第１の光ガイド部材から出力される光も直線偏光
である様に該第１の光ガイド部材が構成されて位置決め
されている。これによれば、上記構成において半導体レ
ーザなどの光源素子の出力光の偏光状態を保持できる。
ここでは、実装基板内に始点および終点を有する光ファ
イバが実装基板内に固定され、光ファイバ終点からの出
力光の偏光状態を安定な状態にしておくことができる。

【０００９】また、前記光素子用取り付け部に固定され
た光素子か偏光選択手段である。この構成においては、
光源の不要な偏光成分を除去することができ、発光素子
には偏波変調半導体レーザを適用することができる。

【００１０】また、前記偏光選択手段が偏光子であり、
前記実装基板上に該偏光子用に溝が形成されて、該溝の
底面、側面あるいはその両方に偏光子の縁を合わせるこ
とにより偏光子の偏光選択の軸を規定している。これに
よれば、偏光子を所望の状態で確実且つ容易に基板の所
定の位置に固定できる。

【００１１】また、前記光素子用取り付け部に固定され
た光素子か偏光ビームスプリッタである。更に、前記第
１の光ガイド部材との間で、該偏光ビームスプリッタを
挟んで、更に他の溝に第３の光ガイド部材を固定しても
よい。これによれば、所望の状態で確実且つ容易に基板
の所定の位置に固定された偏波変調半導体レーザなどの
発光素子からの光を直線偏光として分離できて、その光
を諸目的の為に適宜使用できる。

【００１２】また、前記第１の光ガイド部材と第２の光
ガイド部材或は第３の光ガイド部材の対向する端面側に
夫々コリメータレンズを有する。光素子を挿入する部分
でロッドレンズなどでコリメート光を形成する構成とし
たことを特徴とする。この構成により、光素子を挿入す
る空間部分を大きく（長く）することができ、光素子の
取り付けが容易になる。

【００１３】また、前記第１と第２の光ガイド部材が、
対向する端面間で光学的機能を行なえる様に構成されて
いる。ファイバなどの端面を用いたエタロンなどを構成
したことを特徴とする。この構成により光ガイド部材中
を伝播する光から不要なスペクトル成分を取り除くこと
ができる。構成に新たな光学部品を実装せずに光バンド
パスフィルタの機能を付加できるので、構成がそれだけ
簡単になる。この構成では、前記第１の光ガイド部材と
第２の光ガイド部材の端面が平行に対向していてかつ該
端面には反射膜が形成され、これにより発光素子からの
光から所望の波長成分を選択したり、または入って来た
光のうちの所望の波長成分のみを受光素子に導いたりで
きる。

【００１４】更に、上記第２の目的を達成する為に、本
発明の光モジュール用基板は、複数の光素子を実装でき
る光モジュール用基板であって、光素子のうちの光ガイ
ド部材を実装する為の溝が複数形成され、１つの溝に固
定される第１の光ガイド部材の一方の端面近傍に光デバ
イスが取り付けられる様に光デバイス用取り付け部が形
成され、該第１の光ガイド部材の他方の端面と間隔をお
いて第２の光ガイド部材が固定される様に他の溝が形成
されていることを特徴とする。この基板を用いて上記の
光モジュールが確実に構成できる。

【００１５】前記第１と第２の光ガイド部材の間に光素
子が固定される様に、更に光素子用取り付け部が該両光
ガイド部材用の溝の間の基板部分に設けられていてもよ
い。

【００１６】

【発明の実施の形態】第１実施例図１、図２は本発明の第１実施例の特徴を最も良く表わ
す図面である。同図において、１はシリコン基板、２は
半導体レーザ、３は光部品（この場合、偏光子）、４は
第１光ファイバ、５は第２光ファイバ、６は第１光ファ
イバ用溝、７は第２光ファイバ用溝、８は光部品用溝で
ある（なお、図１では光ファイバは省略してある）。

【００１７】本実施例では、半導体レーザ２として、励
起の状態により出力光の偏光がＴＥとＴＭの間で切り換
わるレーザを用いた。このような半導体レーザは特開平
７ー１６２０８８号などに示されているが、活性層や格
子周期を適当に調整してＴＥモードとＴＭモードの利得
が競合した状態を実現できる分布帰還型半導体レーザで
あって、独立に電流注入可能な２つの領域に分離した構
成を持つ様なものにより実現できる。光部品３として
は、上記のような構成の偏波変調半導体レ−ザ２を用い
て強度変調信号を得る為に偏光子を用いている。偏光子
３は、あらかじめ、光学部品用溝８の形状に合わせて長
方形または正方形に加工されていて、光学部品３の縁
（底面）を光学部品用溝８の底面に合わせることによ
り、その所望の軸が、半導体レ−ザ２の出力光に対して
所望の関係に設定できる。シリコン基板１には、第１及
び第２光ファイバ４、５の位置を確定し固定するための
Ｖ型の溝（第１及び第２ファイバ用溝６、７）が形成さ
れている。これらの溝６、７は、フォトリソグラフィと
異方性エッチングの技術を用いて形成することができ
る。また、第１及び第２ファイバ用溝６、７の端部に
は、垂直な面６ａ、７ａ（この面は異方性エッチングで
は形成しにくい）が、例えば、ドライエッチングなどの
切削加工で形成してある。

【００１８】半導体レーザ２は、基板１上に示されたマ
ーク（不図示）を目安にして基板１上に固定されてい
る。第１光ファイバ４は第１光ファイバ用溝６に固定可
能な長さに調整され、第１光ファイバ用溝６中に、その
円筒面を溝６の斜面に当接した状態で、固定される。こ
のときファイバ端面を半導体レーザ２側に形成してある
溝６の垂直面６ａに突き当てることにより、半導体レー
ザ２との安定な結合を簡単に得ることができる。

【００１９】第２光ファイバ用溝７には適当な長さの光
ファイバ５を固定する。このときＶ溝６、７により、第
１光ファイバ４と第２光ファイバ５の軸が一致し、第１
光ファイバ４から出射した光が第２光ファイバ５へ結合
する様になっている。

【００２０】第１光ファイバ用溝６と第２光ファイバ用
溝７の間の基板１部分には、前述した様に、光学部品を
挿入する為の溝８が形成してある。この実施例の場合、
偏光子３を光学部品用溝８に挿入する。本実施例で示し
ている半導体レーザ２は、上で述べた様に、励起状態
（電流の注入状態）により出力光の偏光状態がＴＥモー
ドとＴＭモードの間で切り換わるものである。半導体レ
ーザ２の基板（このうえにエピタキシャル層が成膜され
ている）が半導体レーザ２のｐｎ接合に平行な面を有す
るようにしておくことにより、基板１上に半導体レーザ
２を容易に実装できる。すなわち、基板１上に半導体レ
ーザ２の基板を据えることで、半導体レーザ２から出力
されるＴＥ偏光の光は基板１の上面に平行な電界成分を
持つ光として出力される（当然、ＴＭ偏光の光は基板１
の上面に垂直な電界成分を持つ光として出力される）。

【００２１】一方、偏光子３を、その透過する偏光の軸
に合わせて正方形または長方形に形成し、光学部品用溝
８の底面を基板１の表面と平行にしておくことにより、
偏光子３の軸と基板１の表面との関係（従って、基板１
上の半導体レーザ２のｐｎ接合との関係）を所望のもの
にすることができる。半導体レーザ２からの光を伝播さ
せる第１光ファイバ４は第１光ファイバ用溝６に直線的
に（まっすぐに）固定されているので、ここを半導体レ
ーザ２からの光が伝播する間に偏光の乱れはほとんど生
じない。この結果、第１光ファイバ４を通過してきた光
の偏光方向と偏光子３の軸を一致させることができる。

【００２２】偏光子３を透過した光は第２光ファイバ５
へ結合する。この結果、半導体レーザ２へ注入する僅か
な電流の変化で出力光の直線偏光の向きが切り換わる状
態において、この光が偏光子３を通った後には消光比の
大きな光パルス信号を得ることができる。ここでは、
１．５μｍ付近の光を出力する偏波切換が可能な半導体
レーザ２とシングルモードファイバを用いた第１光ファ
イバ４及び第２光ファイバ５の間隔を７５０μｍ程にし
て、第１光ファイバ４から第２光ファイバ５への結合効
率を−２ｄＢ程度で構成した。

【００２３】以上の如く、第１実施例では、半導体レー
ザ２と第２光ファイバ５を第１光ファイバ４を介して結
合しているために、半導体レーザ２と第２光ファイバ５
の間に充分大きな間隔を確保でき、半導体レーザ２の出
力光を偏光子３に受けさせることができた。

【００２４】第２実施例図３に本発明の第２実施例の構成を示す（図３は第１実
施例の図２に相当する断面構成図である）。本実施例は
基本的には（溝の形成、軸の調整などにおいて）第１実
施例と同様の構成であるので、同一部材には同一番号を
つけてある。

【００２５】第１実施例との差異は、第１及び第２光フ
ァイバ４、５の対向する端面（互いに平行）に高反射膜
１０が形成されていて、この部分にファブリペロー共振
器（光バンドパスフィルタとして機能する）が構成され
ていること、光学部品用溝はないことである。ファイバ
４、５端面は平行に対向させる為に研磨してある。この
ファイバ４、５端面に反射率９５％の反射膜１０を形成
し、その軸方向間隔を約５０μｍとした。半導体レーザ
２としては、第１実施例で用いたものと同じく励起の具
合で偏波が切り換わるレーザを用いた。このようなレー
ザでは、一般に、偏波が切り換わると同時に波長も変化
する。この場合、約３ｎｍ異なる波長の光とできた（Ｔ
Ｅ光の波長よりＴＭ光の波長が短波長側になる）。

【００２６】どちらか一方の偏波の光だけが透過するよ
うに上記軸方向間隔などを調整しておくことにより、偏
波の切換で同時に波長も変化する状況において、励起状
態の異なりに応じて光が第２光ファイバ５から出力され
たりされなかったりする。本実施例で、同様の構成で、
半導体レーザ２のかわりに光検出器を用いればバンドパ
スフィルタ付き光検出器を構成することができる。ここ
で構成したバンドパスフィルタの透過波長は、前記した
様に、その光ファイバの間隔を変化することにより変化
させることができる。

【００２７】第２実施例でも、半導体レーザ２或は光検
出器と第２光ファイバ５を第１光ファイバ４を介して結
合しているために、半導体レーザ２或は光検出器と第２
光ファイバ５の間に充分大きな間隔を確保でき、半導体
レーザ２からの光或は光検出器への光をファイバ４、５
端面間で構成されるバンドパスフィルタに受けさせるこ
とができる。

【００２８】第３実施例図４に本発明の第３の実施例の構成を示した。図４は第
１実施例の図２及び第２実施例の図３に対応する図で、
断面構成を示すものである。第１及び第２実施例と同一
部材には同一番号をつけてある（すなわち実装基板１、
半導体レーザ２、光素子３、第１及び第２光ファイバ
４、５などである）。本実施例の特徴は、第１光ファイ
バ４と第２光ファイバ５の対向する側にロッドレンズ１
１、１２を用いて第１光ファイバ４から出射される光が
平行光（コリメート光）になるようにしたことである。
光ファイバ４、５とロッドレンズ１１、１２の組は図１
に示すような溝６、７に設置できる。

【００２９】このように構成することにより、光素子３
を挿入する空間を、この部分での結合効率の低下を招か
ずに、大きく形成することが可能となる。よって、光素
子３の基板１の溝８への設置作業が容易になる。

【００３０】第４実施例図５に本発明の第４の実施例の構成を示した。図５は本
実施例の素子を上面より見た図である。他の実施例と同
一の部材には同一番号をつけてある。この実施例では、
半導体レーザ２として第１実施例と同じものを用いた。
また、光素子として偏光ビームスプリッタ３２を用い
た。第１、２、３光ファイバ４、５、３１は第１、第
２、第３実施例と同様に基板１上に形成されたＶ型の溝
６、７、３３に固定されている。また、偏光ビームスプ
リッタ３２は基板１上に形成された光部品用の溝８に固
定されている。

【００３１】上記の様に構成することにより、半導体レ
ーザ２（本実施例でも偏波の切り換わるレーザ）の出力
光をその偏光特性に応じて第２光ファイバ５または第３
光ファイバ３１のどちらかに出力させることができる。
この場合、第２光ファイバ５または第３光ファイバ３１
のどちらかからの光は半導体レーザ２へのフィードバッ
ク用に用いたり、何れの光（これらは相補的な信号光に
なっている）も信号光として用いたりできる。

【００３２】上に記述した実施例では、基板上に固定し
た光部品や光ファイバに対して更に上から蓋を用いて、
それらの基板への固定を強固にすることも可能である。
また、光ガイド素子として用いる光ファイバは、シング
ルモード光ファイバに限らず、石英系のマルチモードフ
ァイバまたプラスチック光ファイバなど光を伝送できる
ものであればどの様なものでも使用可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べた様に、本発明によれば、パッ
シブアライン（素子を発光させずにアラインする方法）
による実装形態を崩さずに光部品を光モジュールの実装
基板の所望の位置に挿入ないし構成できた。また、発光
素子の偏光状態を安定して途中の光素子へ伝達すること
ができた。また、光ファイバなどの光ガイド部材中を伝
播する光の不要な偏光成分を除去したり、該伝播光から
所望の偏光成分を選択することができた。また、光ファ
イバなどの光ガイド部材中を伝播する光の不要なスペク
トル（波長）成分を除去することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成を示す斜視図であ
る。

【図２】図１の断面構成図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示す図である。

【図４】本発明の第３実施例の構成を示す図である。

【図５】本発明の第４実施例の構成を示す図である。

【図６】第１の従来例の構成を示す斜視図である。

【図７】第２の従来例の構成を示す分解斜視図である。

【符号の説明】

１基板２半導体レーザ３光素子４第１光ファイバ５第２光ファイバ６第１光ファイバ用溝７第２光ファイバ用溝６ａ第１光ファイバ用溝の垂直端面７ａ第２光ファイバ用溝の垂直端面８光部品用溝１０高反射膜１１第１ロッドレンズ１２第２ロッドレンズ３１第３光ファイバ３２偏光ビームスプリッタ３３第３光ファイバ用溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光素子を同一実装基板上に実装
し、かつ光素子のうちの光ガイド部材を実装する溝を複
数有する実装基板を用いた光モジュールであって、１つ
の溝に固定された第１の光ガイド部材の一方の端面近傍
の光デバイス用取り付け部に光デバイスが取り付けら
れ、該第１の光ガイド部材の他方の端面と間隔をおいて
他の溝に第２の光ガイド部材が固定されていることを特
徴とする光モジュール。
【請求項２】前記第１と第２の光ガイド部材の間の基
板部分に光素子用取り付け部が設けられ、ここに光素子
が固定されていることを特徴とする請求項１記載の光モ
ジュール。
【請求項３】前記光デバイスが発光素子であり、該発
光素子からの光出力が前記第１の光ガイド部材に結合さ
れ、該第１の光ガイド部材中を伝播した該発光素子から
の光出力が該第１の光ガイド部材から空中へ出力し、該
第１の光ガイド部材からの出力光が前記光素子用取り付
け部に固定された前記光素子へ入力され、該光素子によ
り影響を受けた該第１の光ガイド部材からの出力光が前
記第２の光ガイド部材に結合されることを特徴とする請
求項２記載の光モジュール。
【請求項４】前記発光素子の出力光が直線偏光であ
り、前記第１の光ガイド部材から出力される光も直線偏
光である様に該第１の光ガイド部材が構成されて位置決
めされていることを特徴とする請求項３記載の光モジュ
ール。
【請求項５】前記光素子用取り付け部に固定された光
素子か偏光選択手段であることを特徴とする請求項２、
３または４記載の光モジュール。
【請求項６】前記偏光選択手段が偏光子であり、前記
実装基板上に該偏光子用に溝が形成されて、該溝の底
面、側面あるいはその両方に偏光子の縁を合わせること
により該偏光子の偏光選択の軸が規定されていることを
特徴とする請求項５記載の光モジュール。
【請求項７】前記光素子用取り付け部に固定された光
素子か偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請
求項２、３または４記載の光モジュール。
【請求項８】前記第１の光ガイド部材との間で偏光ビ
ームスプリッタを挟んで、更に他の溝に第３の光ガイド
部材が固定されていることを特徴とする請求項７記載の
光モジュール。
【請求項９】前記第１の光ガイド部材と第２の光ガイ
ド部材或は第３の光ガイド部材の対向する端面側に夫々
コリメータレンズを有することを特徴とする請求項１乃
至８の何れかに記載の光モジュール。
【請求項１０】前記第１と第２の光ガイド部材が、対
向する端面間で光学的機能を行なえる様に構成されてい
ることを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項１１】前記第１の光ガイド部材と第２の光ガ
イド部材の端面が平行に対向していてかつ該端面には夫
々反射膜が形成され、前記光デバイスは発光素子または
受光素子であることを特徴とする請求項１０記載の光モ
ジュール。
【請求項１２】前記第１光ガイド部材の全てが前記実装
基板上に形成された溝に固定されていることを特徴とす
る請求項１乃至１１の何れかに記載の光モジュール。
【請求項１３】前記光ガイド部材は光ファイバである
ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れかに光モジュ
ール。
【請求項１４】複数の光素子を実装できる光モジュー
ル用基板であって、光素子のうちの光ガイド部材を実装
する為の溝が複数形成され、１つの溝に固定される第１
の光ガイド部材の一方の端面近傍に光デバイスが取り付
けられる様に光デバイス用取り付け部が形成され、該第
１の光ガイド部材の他方の端面と間隔をおいて第２の光
ガイド部材が固定される様に他の溝が形成されているこ
とを特徴とする光モジュール用基板。
【請求項１５】前記第１と第２の光ガイド部材の間に
光素子が固定される様に、更に光素子用取り付け部が該
両光ガイド部材用の溝の間に設けられていることを特徴
とする請求項１４記載の光モジュール用基板。