WO2006035906A1 - 光デバイス - Google Patents

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WO2006035906A1
WO2006035906A1 PCT/JP2005/018025 JP2005018025W WO2006035906A1 WO 2006035906 A1 WO2006035906 A1 WO 2006035906A1 JP 2005018025 W JP2005018025 W JP 2005018025W WO 2006035906 A1 WO2006035906 A1 WO 2006035906A1
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optical
light
optical fiber
optical device
branching
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PCT/JP2005/018025
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Akiyoshi Ide
Yasunori Iwasaki
Masashi Fukuyama
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Ngk Insulators, Ltd.
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Definitions

  • the present invention is an optical device suitable for use in a wavelength division multiplexing optical terminal that branches light in a specific wavelength region from signal light in various wavelength regions (for example, communication service signals and video signals) transmitted to an optical fiber.
  • a wavelength division multiplexing optical terminal that branches light in a specific wavelength region from signal light in various wavelength regions (for example, communication service signals and video signals) transmitted to an optical fiber.
  • FTTH Fiber To The Home
  • different wavelengths are used for upstream and downstream signals, so that wavelength division multiplexing optical terminal components for processing the same are required on the subscriber side.
  • video signals may be transmitted (downstream) using light of another wavelength.
  • the main components of the wavelength division multiplexing optical terminal component include a WDM (Wave length Division Multiplexing) filter, a light receiving element for receiving a downstream signal (for example, a photodiode), and a light emitting element for transmitting an upstream signal (for example, a laser). Diode).
  • WDM Wide length Division Multiplexing
  • a light receiving element for receiving a downstream signal for example, a photodiode
  • a light emitting element for transmitting an upstream signal (for example, a laser). Diode).
  • an ordinary filter may require about 40 dB as the attenuation in the cutoff region depending on the force specification where the attenuation in the cutoff region is about 25 dB. So, for example, as shown in Non-Patent Document 1, It is conceivable to insert a band pass filter (Rejection Filter) between the light receiving elements.
  • Non-Patent Document 2 a micro boutique method using a lens and a PLC method using an optical waveguide are mainstream.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-294990
  • Patent Document 2 JP 2003-294992 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-295000
  • Patent Document 4 WO 03/096095 A1 non-fret
  • Patent Document 5 WO 03/060584 A1 Nonfret
  • Patent Document 6 WO 03/098293 A1 non-fret
  • Non-patent literature l OPTCOM March 2004, page 38
  • Non-Patent Document 2 Optronicas January 2004, page 173
  • the present invention has been made in view of such problems, and is used as a wavelength division multiplexing optical terminal component having excellent characteristics and reliability without using an optical transmission element such as a lens or an optical waveguide. It is an object of the present invention to provide an optical device that can perform the above-described process.
  • An optical device includes an optical fiber installation portion in which an optical fiber is installed, a slit formed so as to intersect the optical axis of the optical fiber, and the optical fiber inserted into the slit.
  • An optical branching member for branching a part of the transmitted signal light, an optical branching part for guiding the branched light of the optical branching member force to the outside of the optical fiber, and the branching light guided to the outside of the optical fiber.
  • An optical path changing member for changing an optical path, a waveguide member serving as an emission medium for the optical path changing member, and a filter formed on the surface of the waveguide member.
  • the signal light transmitted through the optical fiber is converted into the optical branching unit, that is, the optical fiber.
  • a slit formed so as to intersect the optical axis of the optical fiber, and an optical branching member that is inserted into the slit and branches a part of the signal light transmitted through the optical fiber. Since the branched light is branched at the optical branching part that guides the branched light to the outside of the optical fiber, it is possible to realize a wavelength filter component and a wavelength division multiplexing reception / transmission device without using a lens or an optical transmission element.
  • Wavelength filter components can be configured by inserting and installing a WDM filter in the slit, and wavelength can be obtained by additionally installing a light receiving element that receives the branched light guided out of the optical fiber from the optical branching section. Multiple receiving devices can be configured.
  • the branched light guided outside the optical fiber has its optical path changed by the optical path changing member and further transmitted through the waveguide member.
  • the filter is a band-pass filter
  • an optical path changing member for reducing the incident angle is arranged between the branching section and the light receiving element, and a filter is inserted between the optical path changing member and the light receiving element. In this case, the optical path length from the branching portion to the light receiving element increases, which causes an increase in loss.
  • the emission medium for at least the optical path changing member is a waveguide member, and the filter is formed on the surface of the waveguide member, the incident angle to the filter can be reduced and branched. It is possible to achieve both prevention of an increase in the distance of the optical path length from the light source to the light receiving element. Since the output force (reflection) to the optical path changing member and the incident light to the filter are the same medium, the optical force is uniform and the characteristics can be improved and stabilized.
  • the waveguide member serves as an entrance / exit medium for the optical path changing member, not only emission (reflection) to the optical path changing member and incidence to the BPF, but also optical path changing
  • the incident on the member can also be performed through the same medium, and the optical path can be made more uniform. It is possible and preferable.
  • the optical branching member may be a wavelength branching filter, and the filter may be a bandpass filter that transmits light in a specific wavelength region of the branched light.
  • the attenuation amount of the cutoff region can be set to about 40 dB, for example, and the separation between the pass region and the attenuation region can be enhanced.
  • the waveguide member may be disposed immediately above the optical fiber.
  • the optical path length can be shortened, but also the thickness of the adhesive layer for fixing formed between the optical fiber and the waveguide member is reduced, reducing the optically unstable part (adhesive layer). By doing so, the optical uniformity of the branched optical path can be improved.
  • a positioning portion for positioning the optical path changing member in the optical axis direction of the optical fiber is provided on the optical fiber installation portion.
  • the optical path changing member cannot be made too thick to prevent an increase in the optical path length, if there is an optical path changing member on the side surface, it may be made thicker than necessary to completely reflect the branched light. Can not.
  • the position of the optical path changing member in the optical axis direction (front / rear position) of the optical fiber is not accurately determined, positional deviation between the spot and the optical path changing member occurs in the vertical direction, which causes loss and the like. Therefore, it is preferable to provide a positioning part for positioning the optical path changing member in the optical axis direction of the optical fiber on the optical fiber installation part.
  • the optical path changing member may be a total reflection mirror! /.
  • the optical path changing member may be directly formed on the surface of the waveguide member. A part of the waveguide member may also serve as the optical path changing member.
  • a light receiving element may be disposed on the optical path of the light transmitted through the filter.
  • a light receiving unit is disposed on an optical path of light transmitted through the filter, and the light receiving unit includes a light receiving element and a housing in which the light receiving element is accommodated.
  • the light receiving unit has a first through hole in which the light receiving element is accommodated, and a second through hole that communicates with the first through hole and through which the light that has passed through the filter passes.
  • the through hole may have an opening width smaller than the lateral width of the light receiving element.
  • a light receiving element is mounted on a substrate, and the light receiving element is received on the optical path of the branched light from the branching section.
  • the optical path changing member and the waveguide member exist on the optical fiber, when the spacer is formed, there is a risk that the assembling and manufacturing may be difficult and the manufacturing cost may be increased.
  • the light receiving element is accommodated in the first through hole provided in the nose and the housing of the light receiving unit, communicates with the first through hole, and is wider than the lateral width of the light receiving element. Since the branched light from the branching portion is allowed to pass through the second through hole having a small opening width, the step portion between the first through hole and the second through hole plays a role of a spacer. In addition, since the light receiving element can be installed simply by placing the housing on the optical path changing member or the waveguide member, the assembly becomes easy, which is advantageous in terms of low manufacturing cost.
  • an optical device in an optical fiber installation portion in which an optical fiber having an end surface is installed, and in a portion other than the end surface of the optical fiber, and intersects the optical axis of the optical fiber.
  • a light branching member that is inserted into the slit and branches a part of the first signal light that is transmitted through the optical fiber, and that splits light from the light branching member.
  • An optical branching section that leads to the outside of the optical fiber, a light receiving element that receives the branched light from the optical branching section, and a holding member on which Z or a light emitting element that enters the second signal light on the end face of the optical fiber is disposed.
  • the holding member is fixed to each other with the surface on which the optical fiber is installed in the optical fiber installation portion as a fixed surface.
  • the holding member on which the light receiving element and the Z or light emitting element are installed can be easily fixed to the optical fiber installation portion, and if the light receiving element is installed on the holding member, the branch portion
  • the light receiving element can be positioned with high accuracy on the optical path of the branched light from the light source, and when the light emitting element is installed on the holding member, the optical axis of the light emitting element and the optical axis of the optical fiber are highly accurate. Can be positioned.
  • the light emitting element is arranged on the holding member, and the holding member has a positioning portion for determining an installation position of the light emitting element on a surface facing the fixed surface. Let's have it.
  • a CAN type laser diode may be disposed on the holding member, and the holding member and the laser diode may be fixed by welding.
  • light emission As an element, a CAN-type laser diode, which is advantageous in terms of cost, can be used, contributing to the spread of optical communications.
  • the light-emitting element and the light-emitting element are arranged on the holding member, and the optical branching unit has a specific wavelength of the first signal light transmitted through the optical fiber.
  • the light of the region is branched, the light receiving element receives the branched light of the specific wavelength region from the light branching unit, and the second signal light emitted from the light emitting element is the first signal light. Even if it has a wavelength range different from the wavelength range included in the signal light.
  • the optical device of the present invention can be used as a wavelength division multiplexing optical terminal component having excellent characteristics and reliability without using an optical transmission element such as a lens or an optical waveguide. it can.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an optical device according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a modification of the optical device according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an optical device according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a first modification of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a second modification of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third modification of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a fourth modification of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a fifth modification of the optical device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line XI-XIX in FIG.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an optical device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a modification of the optical device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a transmission / reception system according to an embodiment.
  • FIG. 15 is a view as seen from the arrow XV in FIG.
  • FIG. 16 is a view as seen from an arrow XVI in FIG.
  • the optical device 10A includes an optical fiber installation unit 12, an optical branching unit 14, a waveguide member 16, and a filter 18. And have.
  • the optical fiber installation section 12 has a glass substrate 20 and at least one fixing groove 22 (V-groove, semicircular groove, etc .: see FIG. 2) provided on the glass substrate 20, An optical fiber 24 is fixed to the fixing groove 22 with a fixing adhesive 25.
  • the main surface 20a of the glass substrate 20 is positioned above the upper surface of the optical fiber 24! /.
  • the optical branching unit 14 branches a part of the signal light 28 that is inserted into the slit 26 and transmitted through the optical fiber 24 so as to intersect the optical axis of the optical fiber 24.
  • a branching light 32 from the light branching member 30 is guided to the outside of the optical fiber 24.
  • the light branching member 30 is configured by forming a multilayer film 30b on the surface of a quartz glass 30a.
  • the slit 26 is formed so as to cross the optical axis of the optical fiber 24 from the main surface 20a of the glass substrate 20 and to reach a position below the bottom of the fixing groove 22.
  • the width of the slit 26 is preferably 5 to 50 ⁇ m. If the thickness is less than 5 ⁇ m, the light branching member 30 becomes too thin, which may make mounting difficult. If it is thicker, the excess loss will increase and it will not be suitable for actual specifications.
  • the depth of the slit 26 is desirably 130 / z ⁇ to 250 / ⁇ m.
  • the fixing groove 22 may stop in the middle of the optical fiber 24 at the stage of processing the fixing groove 22, so that the optical fiber 24 is damaged from the fixing groove 22 as a starting point. There is a risk of giving.
  • the strength of the glass substrate 20 may be lowered.
  • the width of the slit 26 is 30 ⁇ m
  • the inclination angle m of the slit 26 (the angle formed with the line perpendicular to the optical axis of the optical fiber 24) is 20 °.
  • a line perpendicular to the optical axis of the optical fiber 24 is referred to as a vertical line.
  • the waveguide member 16 has an optical path changing unit 34 that changes the optical path of the branched light 32 guided to the outside of the optical fiber 24, and the branched light 32 emitted from the optical path changing unit 34 is outward. Lead.
  • the refractive index of the waveguide member 16 is set larger than the refractive index of the cladding layer of the optical fiber 24. Accordingly, the optical path changing section 34 is formed on the lower surface of the waveguide member 16. That is, a part of the waveguide member 16 also serves as the optical path changing member 34.
  • Examples of the material of the waveguide member 16 include Si.
  • the waveguide member 16 is disposed on the optical path of the branched light 32 from the optical branching portion 14 above the optical fiber 24.
  • the waveguide member 16 is disposed on the upper surface of the glass substrate 20 and on the optical path of the branched light 32 having 14 light branches.
  • an adhesive 36 is applied between the waveguide member 16 and the optical fiber 24 for the purpose of fixing the waveguide member 16.
  • This adhesive 36 preferably has a refractive index that is approximately the same as the refractive index of the cladding layer of the optical fiber 24.
  • the optical branching member 30 inserted into the slit 26 is a wavelength branching filter (W that splits the optical component in a specific wavelength region of the signal light 28 transmitted through the optical fiber 24 (W DM Finale).
  • W wavelength branching filter
  • the filter 18 is composed of a thin film formed on the surface of the waveguide member 16, and is a bandpass filter (BPF) that transmits light in a specific wavelength region out of the branched light 32 having the light branching portion 14. It is.
  • BPF bandpass filter
  • the BPF increases the separation of the pass region and the cut-off region by setting the attenuation amount of the cut-off region of the branched light 32 from the light branching unit 14 to, for example, about 40 dB.
  • the operation of the optical device 10A according to the first embodiment will be described.
  • the light component in a specific wavelength region is branched by the optical branching section 14 and guided to the outside of the optical fiber 24 as the branched light 32.
  • Other light components are transmitted through the optical fiber 24 as signal light 28.
  • the optical path of the branched light 32 is the lower surface of the waveguide member 16, that is, the optical path changing unit 3 4 Will be changed.
  • the direction of change of the optical path is the direction in which the angle n with the vertical line decreases.
  • the branched light 32 whose optical path is changed is transmitted through the waveguide member 16 and passes through the filter 18 formed on the surface of the waveguide member 16. At this time, in the branched light 32, since the attenuation amount of the cutoff region is about 40 dB, the light that has passed through the filter 18 becomes light in which the separation between the pass region and the cutoff region is enhanced.
  • the optical device 10A As described above, in the optical device 10A according to the first embodiment, it is possible to realize a wavelength filter component and a wavelength multiplexing reception / transmission device without using a lens or an optical transmission element.
  • a wavelength filter component can be configured by inserting and installing a wavelength branching filter in the slit 26, and a light receiving element that receives the branched light 32 guided from the optical branching unit 14 to the outside of the optical fiber 24 (Fig.
  • a wavelength division multiplexing receiving device can be configured by additionally installing (not shown).
  • the branched light 32 guided to the outside of the optical fiber 24 is changed in its optical path by the optical path changing unit 34 of the waveguide member 16 and further transmitted through the waveguide member 16.
  • the incident light the angle between the normal of the light receiving surface and the incident light
  • the filter 18 when the filter 18 is a BPF, it is possible to obtain better characteristics (desired attenuation in the cutoff region) with respect to the filter 18 when the incident angle is as small as possible.
  • an optical path changing member for reducing the incident angle is disposed between the optical branching section 14 and the light receiving element, and further, between the optical path changing member and the light receiving element. In this case, the optical path length from the optical branching portion 14 to the light receiving element is increased, which causes an increase in loss.
  • the emission medium for the optical path changing unit 34 is the waveguide member 16, and the filter 18 is formed on the surface of the waveguide member 16.
  • the angle of incidence on the filter 18 is reduced, and from the optical branching section 14 to the light receiving element. It is possible to achieve both prevention of an increase in the distance of the optical path length. The power is also changed
  • the optically uniform state is obtained, and the characteristics can be improved and stabilized.
  • the optical branching member 30 is a wavelength branching filter and the filter 18 is a BPF
  • the amount of attenuation in the cutoff region can be set to, for example, about 40 dB, and the pass region and the attenuation can be reduced. Region separation can be enhanced.
  • the optical path length of the branched light 32 can be shortened, of course, between the optical fiber 24 and the waveguide member 16.
  • the thickness of the formed adhesive 36 is also reduced, and the optical uniformity of the branched optical path can be improved by reducing the optically unstable portion (adhesive layer).
  • a step 40 is formed on the upper surface of the glass substrate 20, and further, a portion 20al having a low step 40, and
  • the waveguide member 16 is installed on the optical branching portion 14 of the optical fiber 24, and the total reflection film 42 (total reflection mirror) is formed on the end surface 16a of the waveguide member 16 (end surface located on the optical path of the branched light 32). Is different.
  • a filter 18 (for example, BPF) is formed on the surface of the waveguide member 16.
  • the end surface 16a of the waveguide member 16 is a tapered surface, and the inclination angle p thereof is set to an angle at which the branched light 32 is reflected by the total reflection film 42 and emitted along the direction of the vertical line. ing. Therefore, the total reflection film 42 functions as an optical path changing member 34 that changes the optical path of the branched light 32.
  • the step 40 provided with the glass substrate 20 is also a tapered surface, and its inclination angle is substantially the same as the inclination angle p of the end face 16a of the waveguide member 16.
  • the waveguide member 16 is an entrance / exit medium for the optical path changing member 34 (total reflection film 42), and is emitted (reflected) to the optical path changing member 34.
  • the incidence on the optical path changing member 34 is performed via the same medium (waveguide member 16).
  • the refractive index of the waveguide member 16 is almost the same as the refractive index of the cladding layer of the optical fiber 24 and the adhesive 36 (see FIG. 2 for example) applied between the optical fiber 24 and the waveguide member 16.
  • the waveguide member 16 is similar to the cladding layer of the optical fiber 24 in the quartz glass. It can be configured with a lath.
  • the operation of the optical device 10B according to the second embodiment will be described.
  • the light component in a specific wavelength region is branched to the optical branching section 14 by V and guided to the outside of the optical fiber 24 as the branched light 32.
  • the other light components are transmitted through the optical fiber 24 as signal light 28.
  • the branched light 32 guided to the outside of the optical fiber 24 enters the waveguide member 16.
  • the branched light 32 incident on the waveguide member 16 is incident on and reflected by the total reflection film 42 without changing the optical path, and the optical path is changed.
  • the branched light 32 whose optical path has been changed propagates in the waveguide member 16 along the direction of the vertical line, and passes through the filter 18 formed on the surface of the waveguide member 16.
  • the attenuation power in the cutoff region is about OdB, the light that has passed through the filter 18 becomes light with improved separation between the pass region and the cutoff region.
  • the incident angle of the branched light 32 on the BPF is not necessarily vertical. If the demand for polarization dependence and signal distortion is high, the incident angle of the branched light 32 is as small as possible not only for the BPF but also for the light receiving element installed on the waveguide member 16. Is preferred.
  • the degree of freedom of the optical path changing function is increased only by adjusting the inclination angle p of the end face 16a of the waveguide member 16, so that the branched light 32 is substantially perpendicular to the BPF. It is also possible to make it incident on.
  • the total reflection film 42 as the optical path changing member 34 and the filter 18 as a BPF are formed on the waveguide member 16.
  • the optical path changing member 34 and the filter 18 can be formed in one object (waveguide member 16), the number of parts can be reduced, and the member cost and the mounting cost can be reduced.
  • one-piece parts can be expected to be more reliable than bonding.
  • the waveguide member 16 cannot be made too thick in order to prevent an increase in the optical path length, when the optical path changing member 34 is present on the end face 16a, the thickness more than that necessary to completely reflect the branched light 32 is not exceeded. Cannot be thick. In this case, if the position (front / rear position) of the optical path changing member 34 in the fiber optical axis direction is not accurately determined, a positional deviation between the spot and the optical path changing member 34 occurs in the vertical direction, which may cause loss and the like.
  • the positioning portion (step 40) of the optical path changing member 34 (or the waveguide member 16) is preferably provided on the upper surface of the glass substrate 20.
  • the optical device lOBa according to this modified example has a configuration 20A2 having a high force step 40 having substantially the same configuration as that of the optical device 10B according to the second embodiment described above.
  • the difference is that the guide member 44 is arranged.
  • the inclination angle of the end surface 44 a of the guide member 44 is almost the same as the inclination angle of the end surface 16 a of the waveguide member 16.
  • it also functions as a fixing member for fixing the waveguide member 16.
  • the guide member 44 and the waveguide member 16 receive light, which will be described later, by substantially matching the position of the upper surface of the guide member 44 with the position of the upper surface of the waveguide member 16 (more precisely, the position of the upper surface of the filter 18). It functions as a fixing member for fixing the unit 50.
  • the light receiving unit 50 is a unit disposed on the optical path of the branched light 32 that has passed through the filter 18, and includes a CAN type photodiode 52 and a housing 54 in which the photodiode 52 is accommodated. .
  • the photodiode 52 includes a base 56 and a chip 58 mounted on the base 56 and having a light receiving surface.
  • a wiring pattern (not shown) for electrical connection with a plurality of external terminals 60 is formed on the base 56, and the chip 58 and the wiring pattern are electrically connected via bonding wires 62.
  • the housing 54 includes a first through hole 64 in which the photodiode 52 is accommodated, and a second through hole 66 that communicates with the first through hole 64 and through which the branched light 32 that has passed through the filter 18 passes.
  • Have The second through hole 66 has an opening width W 2 that is smaller than the lateral width W 1 of the base 56 of the photodiode 52.
  • the light transmission medium in the second through-hole 66 may be an adhesive or air having a refractive index substantially the same as that of the optical fiber 24 or the waveguide member 16.
  • the photodiode 52 is accommodated in the first through hole 64 provided in the housing 54 of the light receiving unit 50, and communicated with the first through hole 64.
  • the first through-hole 64 A stepped portion 68 between the second through hole 66 and the second through hole 66 serves as a spacer. Since the photodiode 52 can be installed simply by mounting the housing 54 on the guide member 44 and the waveguide member 16, assembly is facilitated, which is advantageous for low manufacturing costs.
  • the optical device 10C according to the third embodiment has substantially the same configuration as that of the optical device lOBa according to the modification of the second embodiment described above.
  • a step 70 is formed on the upper surface of the substrate 20, and further, the step 20 is a portion 20a2 where the step 70 is high, and the waveguide member 16 is installed on the optical branching portion 14 of the optical fiber 24.
  • the guide member 44 is arranged in parallel with the waveguide member 16 at the lower portion 20al, and the total reflection film 42 (total reflection) is formed on the end surface 44a of the guide member 44 (end surface facing the waveguide member 16). The difference is that a mirror is formed.
  • the guide member 44 is disposed such that the total reflection film 42 formed on the end surface 44a is in contact with the waveguide member 16. That is, the total reflection film 42 is sandwiched between the guide member 44 and the waveguide member 16.
  • the total reflection film 42 which is the optical path changing member 34, is composed of a multilayer film, and the first layer located in the lowermost layer among the multilayer films constituting the optical path changing member 34 for reasons of required characteristics. If the material is limited and the material is generally weak in adhesion strength when formed on the waveguide member 16 (for example, Au), the optical path changing member 34 should be formed on the waveguide member 16. Is not preferred.
  • the range of selectivity is wide depending on the material, and the optical path changing member 34 is formed on the guide member 44. This avoids the problem that the optical path changing member 34 peels off.
  • the guide member can be positioned and arranged based on the step, and then the waveguide member can be positioned and arranged based on the end surface of the guide member. Assembling can be completed, and high efficiency of assembly work can be achieved.
  • the optical device according to the first modified example is a clad layer of a force optical fiber 24 having substantially the same configuration as the optical device 10C according to the third embodiment described above.
  • a step 72 is formed in itself, and the waveguide member 16 is disposed on the upper portion of the predetermined cladding layer of the optical fiber 24, that is, the guide member 44 is disposed on the lower portion 74 of the step 72. It is different in point.
  • the optical path changing member 34 (total reflection film 42) can be brought closer to the optical branching member 30 of the optical branching unit 14, and as a result, the beam of the branched light 32 emitted from the waveguide member 16.
  • the diameter (or spot diameter) can be reduced. In this case, it is particularly effective when coupled with a light receiving element having a light receiving surface with a small diameter.
  • the light transmission medium above the filter 18 may be an adhesive or air having substantially the same refractive index as that of the optical fiber 24 or the waveguide member 16.
  • the optical device lOCb according to the second modified example has a force waveguide member 16 having substantially the same configuration as the optical device 10C according to the third embodiment described above.
  • a convex lens 76 may be provided in a portion of the upper surface where the branched light 32 whose optical path has been changed by the optical path changing member 34 passes.
  • a filter 18 is formed on the upper surface of the waveguide member 16 including the convex lens 76.
  • the branched light 32 is collected by the convex lens 76, high-efficiency coupling with a light receiving element having a small diameter of the light receiving surface is possible.
  • the light transmitting medium on the emission side above the filter 18 is a medium that produces a refractive index difference such as air.
  • a resin is used as the light transmission medium on the emission side above the filter 18, it is preferable to use a material having a high refractive index such as Si as the waveguide member 16! /.
  • FIG. 10 An optical device lOCc according to a third modification is shown in FIG. The difference is that a CAN type photodiode 110 with a lens is accommodated in the through hole 64.
  • CAN type photodiode with lens 110 is a CAN type photodiode
  • a ball lens 114 having a diameter of 1.5 mm or the like is attached to 112, and the ball lens 114 is accommodated so as to face the filter 18.
  • the convex lens 7 provided in the optical device lOCb (see FIG. 7) according to the second modification example.
  • the formation area of the filter 18 (thin film) can be reduced, and the thin film constituting the filter 18 can be used efficiently.
  • the optical device lOCe according to the fifth modified example has an optical axis of the optical fiber 24 from the main surface 20a of the glass substrate 20 in addition to the slit 26 described above.
  • the second slit 80 that does not reach this point is formed, and the second slit 80 is different in that the total reflection material 82 is filled in the second slit 80.
  • the second slit 80 is formed on the optical path of the branched light 32 from the optical branching portion 14 in the cladding layer of the optical fiber 24, and its depth direction (angle formed with the vertical line) is branched.
  • the direction (angle) in which the light 32 is reflected by the total reflection material 82 and is emitted along the direction of the vertical line is set. Therefore, the second slit 80 and the total reflection material 82 function as an optical path changing member 34 that changes the optical path of the branched light 32.
  • the waveguide member 16 is disposed on the optical path of the branched light 32 whose optical path has been changed by the optical path changing member 34 in the main surface 20a of the glass substrate 20, and on the surface of the waveguide member 16 A filter 18 is formed.
  • the optical path changing member 34 is close to the optical branching member 30 of the optical branching portion 14. Therefore, the beam diameter (or spot diameter) of the branched light 32 emitted from the waveguide member 16 can be reduced. In addition, since each member can be processed easily, the cost can be reduced.
  • the optical device 10D includes an optical fiber installation part 12, an optical branching part 14, and a holding member 90.
  • the optical fiber installation section 12 has a glass substrate 20 and at least one fixing groove 22 (such as a V groove or a semicircular groove) provided in the glass substrate 20, and this fixing groove An optical fiber 24 is fixed to 22.
  • a fiber coating placement portion 92 At the rear of the glass substrate 20, there is provided a fiber coating placement portion 92 on which a coating portion (not shown) of the optical fiber 24 is placed and fixed.
  • the optical branching unit 14 includes a slit 26 formed so as to intersect the optical axis of the optical fiber 24, and a part of the first signal light that is inserted into the slit 26 and transmitted through the optical fiber 24.
  • a branching light branch member 30 for guiding the branched light from the light branching member 30 to the outside of the optical fiber 24.
  • the slit 26 is formed so as to cross the optical axis of the optical fiber 24 from the main surface 20a of the glass substrate 20 and to reach a deeper position than the bottom of the fixing groove 22 !.
  • the width of the slit 26 is in the range of 5 to 50 m, as in the first embodiment described above.
  • the depth of the slit 26 is 130 ⁇ m to 250 ⁇ m.
  • a refractive index matching material is filled between the inner wall of the slit 26 and the light branching member 30 in the slit 26.
  • the width of the slit 26 is 30 ⁇ m, and the inclination angle of the slit 26 is 20. It is said.
  • the holding member 90 makes the second signal light incident on the PD mounting portion 94 for mounting the CAN type photodiode 52 that receives the branched light from the optical branching portion 14 and the end face 24a of the optical fiber 24.
  • An LD mounting part 98 for mounting a CAN type laser diode 96 is provided.
  • the holding member 90 is fixed to the glass substrate 20 with the main surface 20a of the glass substrate 20 in the optical fiber installation portion 12 as a fixed surface. That is, the upper surface 90a of the holding member 90 is used as a reference for fixing to the glass substrate 20.
  • the branched light may be incident on the photodiode 52 via the optical path changing member described above.
  • the light branching unit 14 branches light in a specific wavelength region out of the first signal light transmitted through the optical fiber 24.
  • the photodiode 52 receives the branched light in a specific wavelength region from the optical branching section 14.
  • the second signal light emitted from the laser diode 96 has a wavelength region different from the wavelength region included in the first signal light. That is, the first signal light can be used as a downstream signal having one wavelength region, and the second signal can be used as an upstream signal having another wavelength region.
  • the photodiode 52 When the photodiode 52 is attached to the PD attachment portion 94, the light receiving surface of the photodiode 52 is positioned on the optical path of the branched light, and when the laser diode 96 is attached to the LD attachment portion 98, the laser diode The 96 optical axes and the optical axis of the optical fiber 24 are optically coupled.
  • the PD mounting portion 94 includes a first through hole 64 in which the photodiode 52 is accommodated, a second through hole 64 that communicates with the first through hole 64 and through which the branched light passes. And a through-hole 66.
  • the second through hole 66 has an opening width smaller than the lateral width of the base 56 of the photodiode 52. That is, the PD mounting portion 94 has a function for positioning the light receiving surface of the photodiode 52 on the optical path of the branched light.
  • the LD mounting portion 98 has a U-groove 100 provided in a portion of the holding member 90 that is close to the end face 24a of the optical fiber 24.
  • the U-groove 100 is sized so that a part of the housing 102 of the laser diode 96 is almost fitted.
  • the depth of the U-groove 100 is the depth at which the optical axis of the laser diode 96 is optically coupled to the optical axis of the optical fiber 24 when a part of the housing 102 of the laser diode 96 is fitted into the U-groove 100. Is set to Therefore, the LD mounting part 98 has a function of positioning the laser diode 96 on the optical axis of the optical fiber 24.
  • the photodiode 52 can be arranged on the optical path changing member 34 described above to be a wavelength-multiplexed receiving device.
  • a typical photodiode has a light receiving diameter of several tens of ⁇ m, it is preferable to reduce the cost and other viewpoints. It is preferable to receive light with a photodiode directly without using a lens.
  • the position tolerance in the optical axis direction is stricter than when used. Special In particular, when the optical path length from the optical branching member 30 is long due to an optical path change or the like, it is necessary to arrange it particularly accurately with a margin.
  • the photodiode 52 is installed in the PD mounting portion 94 having a positioning function of the photodiode 52, and the upper surface 90a of the holding member 90 is disposed on the glass substrate 20. Since the main surface 20a is fixed as the reference surface, the light receiving surface of the photodiode 52 can be positioned on the optical path of the branched light.
  • the laser diode 96 is attached to face the end face 24a of the optical fiber 24, whereby a transmission / reception device is obtained.
  • the laser diode 96 is attached to the LD mounting portion 98 with the laser diode 96 positioning function, and the upper surface 90a of the holding member 90 is used as the main surface 20a of the glass substrate 20. Since they are fixed, the optical axis of the laser diode 96 and the optical axis of the optical fiber 24 can be optically coupled.
  • the axis perpendicular to the upper surface 90a of the holding member 90 is a direction in which the photodiode 52 and the optical fiber 24 approach or separate from each other.
  • the optical fiber 2 4 The shear direction with respect to the optical axis.
  • the laser diode 96 requires much higher accuracy than the photodiode 52, and requires a submicron level.
  • the position in the axial direction (X axis) which is in the relationship between the optical axis of the optical fiber 24 and the shear direction, also needs to be at a submicron level. Axis alignment is also required at the micron level.
  • the CAN type laser diode 96 is preferably welded to the holding member 90. Since welding can be fixed in a short time, it is possible to reduce the possibility of misalignment between alignment after laser diode 96 alignment. Long-term reliability can also be secured because the strength is fixed to each other by the rigid. It is more preferable that a gap other than the welded portion between the CAN type laser diode 96 and the holding member 90 is filled with an adhesive to reinforce. YAG spot welding is preferred for welding!
  • the end surface 24a of the optical fiber 24 is tapered so that light incident from the laser diode 96 is not reflected and returned, that is, a taper surface inclined by a predetermined angle with respect to the vertical line. It is good to do. Further, AR coating may be applied to the end face 24a of the optical fiber 24 to prevent reflection.
  • the holding member 90 may be provided with the PD mounting portion 94 and the LD mounting portion 98 in addition to the PD mounting portion 94 alone or the LD mounting portion 98 alone. Good.
  • Optical devices 10A to 10A according to the first to fourth embodiments In the LOD, an example is shown in which one optical fiber 24 is installed on the glass substrate 20, but a plurality of optical fibers are installed. In this case, it can be easily applied.
  • Example [0111] A single-mode transmission / reception device 200 having a reception wavelength of 1. m and a transmission wavelength of 1.31 m was fabricated. Hereinafter, the manufacturing process of this transmission / reception device will be described with reference to FIGS. 5, 12, and 14 to 16. FIG.
  • the fiber coating mounting portion 92, the fixing groove 22 (see Fig. 5) and the positioning step 70 for the optical path changing member (see Fig. 5) are made on the glass (Pyrex) substrate 20, and then the fixing groove A single mode optical fiber 24 was installed at 22 and fixed with an adhesive.
  • the end face 24a of the optical fiber 24 (see Fig. 12) was optically polished at an inclination angle of 8 ° to prevent reflection of light from the laser diode 96, thereby forming an optical fiber installation part 12.
  • the slit 26 is inclined at an angle of 12 ° and a width of 30 ⁇ m so as to cross the optical axis of the optical fiber 24 from the main surface 20a of the glass substrate 20 and to reach a position below the bottom of the fixing groove 22. Made with m.
  • the angle of inclination is smaller to obtain sufficient branching characteristics of 1.49 m to be received, and the smaller one is better to prevent the optical path length to the photodiode 52 from increasing. Designed.
  • a multilayer film for a WDM filter was formed on a quartz wafer by vapor deposition.
  • the multilayer film is designed to reflect and split 1.49 / zm of light at an incident angle of 12 ° and to transmit 1.31m of light. After this wafer was chipped, it was polished from the back surface of the WDM filter to obtain an optical branching member 30 having a total thickness of 25 ⁇ m including the multilayer film.
  • the light branching member 30 was inserted into the slit 26 and fixed with an adhesive. Thereafter, a total reflection film 42 (optical path changing member 34) with Au as the surface is formed by vapor deposition on the glass (Pyrex) wafer surface, and the wafer is cut and chipped so that the inclination angle of the end face is 33 °. Thus, a guide member 44 (see FIG. 5) was produced.
  • a filter 18 that transmits a bandwidth of wavelength ⁇ : 1490 ⁇ 5 nm is formed on the surface of the quartz wafer to be the waveguide member 16, and the wafer is cut so that the side surface is 33 °. As a result, a waveguide member 16 was obtained.
  • the guide member 44 is placed on the glass substrate 20 on the lower portion 20al of the step 70, and the optical path changing member 34 stands in a direction facing the optical branching member 30, Determine the front and rear positions with reference to the positioning step 70 for the optical path changing member and fix it with adhesive. Set.
  • the waveguide member 16 is positioned above the high portion 20a2 of the glass substrate 20 so that the filter 18 is located on the upper surface and the 33 ° end face 16a is in close contact with the optical path changing member 34. And fixed with adhesive. The adhesive was filled and cured so that there were no gaps between the waveguide member 16 and the optical fiber 24 and between the waveguide member 16 and the guide member 44.
  • a stainless steel plate 202 is provided with a PD mounting portion 94 (a hole with a sag: the first through-hole 64 and the second through-hole 66) and an LD mounting portion 98 ( U groove 100) and relief groove 204 (groove into which the fiber coating portion is inserted) were processed.
  • the CAN type photodiode 52 is accommodated in the first through-hole 64 of the PD mounting portion 94, and the base 56 of the photodiode 52 is placed between the first through-hole 64 and the second through-hole 66.
  • the adhesive was filled between the base 56 of the photodiode 52 and the first through hole 64 so as to abut against the portion 68, and cured and adhered.
  • the alignment apparatus holds the glass substrate 20 and the holding member 90, respectively.
  • the reference surface (upper surface 90a) of the holding member 90 is brought into contact with the main surface 20a of the glass substrate 20, In image observation, alignment was performed so that the optical axis of the optical fiber 24 and the central axis of the LD mounting portion 98 (U groove 100) coincide.
  • a laser beam having a wavelength of 1.49 / zm is incident from the opposite end of the optical fiber 24 (the end surface opposite to the end surface 24a: not shown), and the branched light is received by the photodiode 52.
  • the Y-axis adjustment and X-axis fine adjustment were performed so that the maximum was achieved, and the glass substrate 20 and the holding member 90 were bonded and fixed.
  • an adhesive was filled and cured so that there was no gap between the filter 18 (BPF) and the photodiode 52.
  • a CAN type laser diode 96 was placed in the LD mounting portion 98 (U groove 100) of the holding member 90.
  • the X axis direction, the Z axis direction, the rotation direction around the X axis ( ⁇ X), and the rotation direction around the Z axis ( ⁇ z) are substantially aligned, and the laser diode 96 oscillates. By doing so, light could be easily detected from the opposite end of the optical fiber 24.
  • the LD mounting part 98 (U groove 100) force also floats the CAN type laser diode 96 within the range of about 3 ⁇ m or less, and each axis is optimized to the position where the light quantity is maximized.
  • YAG spot welding was performed on the flange portion 102a of the housing 102 of the CAN type laser diode 96 and the end face 98a of the LD mounting portion 98 of the holding member 90, and temporarily fixed.
  • the LD mounting portion 98 was filled with an adhesive, and the laser diode 96 and the holding member 90 were bonded and fixed. Finally, a concave lid 206 covering the glass substrate 20 was placed on the upper surface of the holding member 90 and fixed to form a packaging.
  • optical device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can of course have various configurations without departing from the gist of the present invention.

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Abstract

　光デバイス（１０Ａ）は、光ファイバ（２４）が設置された光ファイバ設置部（１２）と、光ファイバ（２４）の光軸を交差するように形成されたスリット（２６）と、該スリット（２６）に挿入され、光ファイバ（２４）を伝達する信号光（２８）の一部を分岐する光分岐部材（３０）とを有し、且つ、光分岐部材（３０）からの分岐光（３２）を光ファイバ（２４）外に導く光分岐部（１４）と、光ファイバ（２４）外に導かれた分岐光（３２）の光路を変更する光路変更部（３４）と、光路変更部（３４）に対する出射媒体となる導波部材（１６）と、該導波部材（１６）の表面に形成されたフィルタ（１８）とを有する。

Description

明 細 書
光デバイス
技術分野
[0001] 本発明は、光ファイバに伝達する様々な波長領域の信号光 (例えば通信サービス 信号や映像信号)から特定の波長領域の光を分岐する波長多重光端末に用いて好 適な光デバイスに関する。
背景技術
[0002] 近時、ファイバアンプを用いた波長多重通信の発達に伴 、、アンプ特性確保のた め、各波長の光量をモニタし、光量を調整した上でアンプにて増幅させるという方式 が採られるようになってきて 、る。
[0003] このモニタには各種方法が知られている力 各ファイバにモニタデバイスを搭載す るため、モニタデバイスだけでかなりの大きさを必要としている。
[0004] そのため、モニタデバイスの小型化、高密度化が望まれて 、る。また、モニタする際 に、信号光の一部を取り出して行うようにしている力 信号光を大きく減衰させることな くモニタリングできるものが望まれている。
[0005] 従来では、上述の課題を解決する技術として、例えば特許文献 1〜4に示すような 技術が提案されている。
[0006] また、例えば FTTH (Fiber To The Home)等においては、上りと下りの信号に異な る波長を用いるため、加入者側においてそれを処理する波長多重光端末部品が必 要となる。将来は、さらに別の波長の光にて映像信号を伝送 (下り）する可能性があり
、この場合、 3波長の波長多重光端末部品が必要になる。
[0007] 波長多重光端末部品の主な構成としては、 WDM (Wave length Division Multiplexi ng)フィルタと、下り信号受信用の受光素子 (例えばフォトダイオード）と、上り信号送 信用の発光素子 (例えばレーザダイオード)である。
[0008] なお、 WDMフィルタで波長分岐を行う場合、通常のフィルタでは、遮断領域の減 衰量が 25dB程度である力 仕様によっては遮断領域の減衰量として 40dB程度が 求められる場合がある。そこで、例えば非特許文献 1に示すように、 WDMプリズムと 受光素子との間にバンドパスフィルタ（Rejection Filter)を挿入することが考えられる。
[0009] そして、波長多重光端末部品の従来技術としては、例えば非特許文献 2に示すよう に、レンズを用いたマイクロ'ォブティックス方式と、光導波路を用いた PLC方式が主 流である。
[0010] しかしながら、両方式とも、 WDMフィルタへの導波に光伝送素子（レンズや光導波 路）を用いるため、光部品で最大の課題である光ファイバと光伝送素子とのァライメン ト固定が必要になる。そのため、製造コストの増大や接続部の信頼性が低下する等 の問題を有する。
[0011] 特許文献 1 :特開 2003— 294990号公報
特許文献 2：特開 2003 - 294992号公報
特許文献 3：特開 2003 - 295000号公報
特許文献 4:WO 03/096095 A1 ノ ンフレット
特許文献 5 :WO 03/060584 A1 ノ ンフレット
特許文献 6 :WO 03/098293 A1 ノ ンフレット
非特許文献 l : OPTCOM 2004年 3月号 38頁
非特許文献 2 :ォプトロ二タス 2004年 1月号 173頁
発明の開示
[0012] 本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、レンズや光導波路等の光 伝送素子を用いることなぐ特性及び信頼性の優れた波長多重光端末部品として使 用することができる光デバイスを提供することを目的とする。
[0013] 本発明に係る光デバイスは、光ファイバが設置された光ファイバ設置部と、前記光 ファイバの光軸を交差するように形成されたスリットと、該スリットに挿入され、前記光 ファイバを伝達する信号光の一部を分岐する光分岐部材とを有し、前記光分岐部材 力 の分岐光を光ファイバ外に導く光分岐部と、前記光ファイバ外に導かれた前記分 岐光の光路を変更する光路変更部材と、前記光路変更部材に対する出射媒体とな る導波部材と、前記導波部材の表面に形成されたフィルタとを有することを特徴とす る。
[0014] 本発明では、光ファイバを伝達する信号光を、前記光分岐部、すなわち、光フアイ バの光軸を交差するように形成されたスリットと、該スリットに挿入され、前記光フアイ バを伝達する信号光の一部を分岐する光分岐部材とを有し、前記光分岐部材からの 分岐光を光ファイバ外に導く光分岐部にて分岐させるようにしたので、レンズや光伝 送素子を用いることなぐ波長フィルタ部品や波長多重受信及び送受信デバイスを 実現させることができる。
[0015] スリットに WDMフィルタを挿入設置することで波長フィルタ部品を構成することがで き、光分岐部から光ファイバ外に導かれた分岐光を受光する受光素子を追加設置す ることで波長多重受信デバイスを構成することができる。
[0016] 特に、光ファイバ外に導かれた分岐光は、光路変更部材にてその光路が変更され 、さらに、導波部材を通して伝達されることから、導波部材から出射される分岐光の光 路上に受光素子を設置することで、受光素子に入射される分岐光は、その入射角度 (受光面の法線と入射光とのなす角）を小さくすることができ、受光特性を良好にする ことができる。
[0017] また、フィルタをバンドパスフィルタとした場合、該フィルタに対しては、できるだけ入 射角度が小さい方が良好な特性 (遮断領域において所望の減衰量)を得ることがで きる。しかし、単純にフィルタへの光の入射角度を小さくしょうとすると、分岐部と受光 素子間に入射角度を低減するための光路変更部材を配置し、さらに光路変更部材と 受光素子間に、フィルタを配置することになり、この場合、分岐部から受光素子までの 光路長が増大し、損失の増加の原因となる。
[0018] 一方、本発明は、少なくとも光路変更部材に対する出射媒体を導波部材とし、且つ 、この導波部材の表面にフィルタを形成するようにしたので、フィルタへの入射角度の 低減と、分岐部から受光素子までの光路長の距離の増大化防止の両立を実現させ ることができる。し力も、光路変更部材への出射 (反射）並びにフィルタへの入射が同 一媒体となるので、光学的に均一な状態となり、特性の向上 ·安定ィ匕を図ることができ る。
[0019] そして、前記導波部材が、前記光路変更部材に対する入出射媒体となるようにす れば、光路変更部材への出射 (反射)及び BPFへの入射のみならず、加えて光路変 更部材への入射も同一媒体を介して行うことができ、より光路の均一化を図ることが でき、好ましい。
[0020] 前記構成にお!ヽて、前記光分岐部材を波長分岐フィルタとし、前記フィルタを、前 記分岐光のうち、特定の波長領域の光を透過するバンドパスフィルタとしてもよい。こ れにより、遮断領域の減衰量を例えば 40dB程度とすることができ、通過領域と減衰 領域の分離を高めることができる。
[0021] また、光路長の低減及び分岐光路の光学的均一性を高めるために、前記導波部 材を前記光ファイバの直上に設置されていてもよい。この場合、光路長を短くすること ができることはもちろん、光ファイバと導波部材との間に形成される固定用接着層の 厚みも薄くなり、光学的に不安定な部分 (接着層）を低減することで、分岐光路の光 学的均一性を高めることができる。
[0022] また、前記光ファイバ設置部上に、前記光路変更部材を前記光ファイバの光軸方 向に位置決めするための位置決め部が設けられて 、ることが好ま 、。例えば光路 変更部材は光路長の増大を防ぐためにあまり厚くすることができないので、側面に光 路変更部材が存在する場合、分岐光を完全に反射するだけに必要な厚み以上は厚 くすることができない。この場合、光路変更部材の光ファイバの光軸方向の位置 (前 後位置）を正確に決めないと、上下方向にスポットと光路変更部材の位置ズレが生じ 損失等の原因となる。従って、前記光ファイバ設置部上に、前記光路変更部材を前 記光ファイバの光軸方向に位置決めするための位置決め部を設けることが好ましい。
[0023] なお、前記光路変更部材は全反射ミラーであってもよ!/、。前記導波部材の表面に 前記光路変更部材が直接形成されて ヽてもよ ヽ。前記導波部材の一部が前記光路 変更部材を兼ねていてもよい。また、前記フィルタを透過した光の光路上に受光素子 が配されていてもよい。
[0024] さらに、本発明においては、前記フィルタを透過した光の光路上に受光ユニットが 配され、前記受光ユニットは、受光素子と、該受光素子が収容されるハウジングとを 有し、前記ハウジングは、前記受光素子が収容される第 1の貫通孔と、該第 1の貫通 孔と連通し、かつ、前記フィルタを透過した光が通過する第 2の貫通孔とを有し、前記 第 2の貫通孔は、前記受光素子の横幅よりも小さい開口幅を有するようにしてもよい。
[0025] 通常、基板に受光素子を実装し、分岐部からの分岐光の光路上に受光素子の受 光面が位置するように配置する場合、光ファイバ設置部上にスぺーサを介して配置 することが考えられる。しかし、光ファイバ上には、光路変更部材と導波部材が存在 することから、スぺーサを形成する場合、組立や製造に困難性を伴い、製造コストが かかるおそれがある。
[0026] 本発明は、受光ユニットのノ、ウジング内に設けられた第 1の貫通孔内に受光素子を 収容し、該第 1の貫通孔と連通し、かつ、前記受光素子の横幅よりも小さい開口幅を 有する第 2の貫通孔に分岐部からの分岐光を通過させるようにしたので、第 1の貫通 孔と第 2の貫通孔との段差部分がスぺーサの役割を果たす。しかも、光路変更部材 や導波部材上にハウジングを載置するだけで受光素子を設置できるため、組立が容 易になり、製造コストの低廉ィ匕に有利となる。
[0027] 次に、本発明に係る光デバイスは、端面を有する光ファイバが設置された光フアイ バ設置部と、前記光ファイバの端面以外の部分に設けられ、前記光ファイバの光軸 を交差するように形成されたスリットと、該スリットに挿入され、前記光ファイバを伝達 する第 1の信号光の一部を分岐する光分岐部材とを有し、前記光分岐部材からの分 岐光を光ファイバ外に導く光分岐部と、前記光分岐部からの分岐光を受信する受光 素子及び Z又は前記光ファイバの端面に第 2の信号光を入射する発光素子が配置 された保持部材とを有し、前記保持部材は、前記光ファイバ設置部のうち、前記光フ アイバが設置された面を固定面として互いに固定されていることを特徴とする。
[0028] 受光素子及び Z又は発光素子が設置された保持部材を光ファイバ設置部に対し て容易に固定することができ、し力も、保持部材に受光素子が設置されている場合は 、分岐部からの分岐光の光路上に受光素子を高精度に位置決めすることができると 共に、保持部材に発光素子が設置されている場合は、発光素子の光軸と光ファイバ の光軸とを高精度に位置決めすることができる。
[0029] そして、前記構成において、前記保持部材に、前記発光素子が配置され、前記保 持部材は、前記固定面と対向する面に、前記発光素子の設置位置を決定するため の位置決め部を有するようにしてもょ 、。
[0030] この場合、前記保持部材に、 CANタイプのレーザダイオードが配置され、前記保 持部材と前記レーザダイオードとが溶接にて固定されていてもよい。この場合、発光 素子として、コスト的に有利な CANタイプのレーザダイオードを使用することができる ため、光通信の普及に寄与する。
[0031] また、前記構成において、前記保持部材に、前記発光素子及び前記発光素子が 配置され、前記光分岐部は、前記光ファイバを伝達する前記第 1の信号光のうち、特 定の波長領域の光を分岐し、前記受光素子は、前記光分岐部からの前記特定の波 長領域の分岐光を受光し、前記発光素子から出射される前記第 2の信号光は、前記 第 1の信号光に含まれる波長領域とは異なる波長領域を有するようにしてもょ 、。こ れによって、 FTTH等に、映像信号を伝送（下り）する光通信に対応した波長多重光 端末部品を容易に実現させることができる。
[0032] 以上説明したように、本発明に係る光デバイスによれば、レンズや光導波路等の光 伝送素子を用いることなぐ特性及び信頼性の優れた波長多重光端末部品として使 用することができる。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]図 1は、第 1の実施の形態に係る光デバイスを示す断面図である。
[図 2]図 2は、図 1の II II線上の断面図である。
[図 3]図 3は、第 2の実施の形態に係る光デバイスを示す断面図である。
[図 4]図 4は、第 2の実施の形態に係る光デバイスの変形例を示す断面図である。
[図 5]図 5は、第 3の実施の形態に係る光デバイスを示す断面図である。
[図 6]図 6は、第 3の実施の形態に係る光デバイスの第 1の変形例を示す断面図であ る。
[図 7]図 7は、第 3の実施の形態に係る光デバイスの第 2の変形例を示す断面図であ る。
[図 8]図 8は、第 3の実施の形態に係る光デバイスの第 3の変形例を示す断面図であ る。
[図 9]図 9は、第 3の実施の形態に係る光デバイスの第 4の変形例を示す断面図であ る。
[図 10]図 10は、第 3の実施の形態に係る光デバイスの第 5の変形例を示す断面図で ある。 [図 11]図 11は、図 10の XI— XIX線上の断面図である。
[図 12]図 12は、第 4の実施の形態に係る光デバイスを示す斜視図である。
[図 13]図 13は、第 4の実施の形態に係る光デバイスの変形例を示す断面図である。
[図 14]図 14は、実施例に係る送受信システムを示す断面図である。
[図 15]図 15は、図 14の矢印 XVからみた矢視図である。
[図 16]図 16は、図 14の矢印 XVIからみた矢視図である。
発明を実施するための最良の形態
[0034] 以下、本発明に係る光デバイスの実施の形態例を図 1〜図 16を参照しながら説明 する。
[0035] まず、第 1の実施の形態に係る光デバイス 10Aは、図 1及び図 2に示すように、光フ アイバ設置部 12と、光分岐部 14と、導波部材 16と、フィルタ 18とを有する。
[0036] 光ファイバ設置部 12は、ガラス基板 20と、該ガラス基板 20に設けられた少なくとも 1 つの固定用溝 22 (V溝や半円状の溝等：図 2参照）とを有し、この固定用溝 22に光フ アイバ 24が固定用接着剤 25にて固定されている。この実施の形態では、ガラス基板 20の主面 20aは、光ファイバ 24の上面よりも上方に位置して!/、る。
[0037] 光分岐部 14は、光ファイバ 24の光軸を交差するように形成されたスリット 26と、該ス リット 26に挿入され、光ファイバ 24を伝達する信号光 28の一部を分岐する光分岐部 材 30とを有し、該光分岐部材 30からの分岐光 32を光ファイバ 24外に導く。光分岐 部材 30は、石英ガラス 30aの表面に多層膜 30bが形成されて構成されて 、る。
[0038] スリット 26は、ガラス基板 20の主面 20aから光ファイバ 24の光軸を交差し、さらに、 固定用溝 22の底部よりも下方の位置まで到達するように形成されている。スリット 26 の幅は 5〜50 μ mであることが好ましい。 5 μ m未満の場合、光分岐部材 30が薄くな りすぎるため、実装が困難になってしまうことがある。また、 より厚くすると、過 剰損失が大きくなり実仕様に適さなくなる。スリット 26の深さは 130 /z πι〜250 /ζ mと することが望ましい。 130 /z m未満の場合、固定用溝 22の加工段階で、固定用溝 22 が光ファイバ 24の途中で止まってしまうおそれがあるために、この固定用溝 22を起 点として光ファイバ 24にダメージを与えるおそれがある。また、 250 /z mより大きいと ガラス基板 20の強度の低下を招くおそれがある。スリット 26内のうち、スリット 26の内 壁と光分岐部材 30との間には、屈折率整合材が充填されている。この第 1の実施の 形態では、スリット 26の幅を 30 μ m、スリット 26の傾斜角 m (光ファイバ 24の光軸と直 交する線上とのなす角）を 20° とした。以下の説明では、光ファイバ 24の光軸と直交 する線を垂直線と記す。
[0039] 導波部材 16は、光ファイバ 24外に導かれた分岐光 32の光路を変更する光路変更 部 34を有し、かつ、光路変更部 34から出射された分岐光 32を外方に導く。導波部 材 16の屈折率は、光ファイバ 24のクラッド層の屈折率よりも大に設定されている。従 つて、光路変更部 34は導波部材 16の下面に形成された形となる。つまり、導波部材 16の一部が光路変更部材 34を兼ねた構成となっている。導波部材 16の材質として は、 Siが挙げられる。
[0040] 導波部材 16は、光ファイバ 24の上方のうち、光分岐部 14からの分岐光 32の光路 上に配置される。この第 1の実施の形態では、ガラス基板 20の上面であって、かつ、 光分岐部 14力もの分岐光 32の光路上に導波部材 16が配置される。導波部材 16と 光ファイバ 24との間には、図 2に示すように、導波部材 16の固定を目的とした接着剤 36が塗布される。この接着剤 36は、光ファイバ 24のクラッド層の屈折率とほぼ同じ屈 折率を有することが好まし ヽ。
[0041] 図 1に示すように、スリット 26内に挿入される光分岐部材 30は、光ファイバ 24を伝 達する信号光 28のうち、特定の波長領域の光成分を分岐する波長分岐フィルタ (W DMフイノレタ）である。
[0042] フィルタ 18は、導波部材 16の表面に形成された薄膜にて構成され、光分岐部 14 力もの分岐光 32のうち、特定の波長領域の光を透過するバンドパスフィルタ（BPF) である。該 BPFは、光分岐部 14からの分岐光 32のうち、遮断領域の減衰量を例え ば 40dB程度にして、通過領域と遮断領域の分離を高める。
[0043] ここで、第 1の実施の形態に係る光デバイス 10Aの作用を説明する。まず、光フアイ バ 24を伝達する信号光 28のうち、特定の波長領域の光成分が光分岐部 14におい て分岐されて分岐光 32として光ファイバ 24外へ導かれる。それ以外の光成分は信号 光 28として光ファイバ 24を伝達する。
[0044] 光ファイバ 24外へ導かれた分岐光 32は、接着剤 36を介して導波部材 16に入射す る。このとき、光ファイバ 24のクラッド層（又は接着剤）の屈折率と導波部材 16の屈折 率との違いにより、分岐光 32の光路が導波部材 16の下面、すなわち、光路変更部 3 4において変更される。光路の変更方向は、垂直線とのなす角 nが小さくなる方向とさ れる。
[0045] 光路が変更された分岐光 32は、導波部材 16中を伝達し、導波部材 16の表面に形 成されたフィルタ 18を通過する。このとき、分岐光 32のうち、遮断領域の減衰量が 40 dB程度とされることから、このフィルタ 18を通過した光は、通過領域と遮断領域の分 離が高められた光となる。
[0046] このように、第 1の実施の形態に係る光デバイス 10Aにおいては、レンズや光伝送 素子を用いることなぐ波長フィルタ部品や波長多重受信及び送受信デバイスを実 現させることができる。
[0047] スリット 26に波長分岐フィルタを挿入設置することで波長フィルタ部品を構成するこ とができ、光分岐部 14から光ファイバ 24外に導かれた分岐光 32を受光する受光素 子（図示せず)を追加設置することで波長多重受信デバイスを構成することができる。
[0048] 特に、光ファイバ 24外に導かれた分岐光 32は、導波部材 16の光路変更部 34にて その光路が変更され、さらに、導波部材 16を通して伝達されることから、導波部材 16 から出射される分岐光 32の光路上に受光素子を設置することで、受光素子に入射さ れる分岐光は、その入射角度 (受光面の法線と入射光とのなす角）を小さくすることが でき、受光特性を良好にすることができる。
[0049] ところで、フィルタ 18を BPFとした場合、該フィルタ 18に対しては、できるだけ入射 角度が小さい方が良好な特性 (遮断領域において所望の減衰量)を得ることができる 。しかし、単純にフィルタ 18への光の入射角度を小さくしょうとすると、光分岐部 14と 受光素子間に入射角度を低減するための光路変更部材を配置し、さらに光路変更 部材と受光素子間に、フィルタ 18を配置することになり、この場合、光分岐部 14から 受光素子までの光路長が増大し、損失の増加の原因となる。
[0050] それに対して、第 1の実施の形態に係る光デバイス 10Aは、光路変更部 34に対す る出射媒体を導波部材 16とし、且つ、この導波部材 16の表面にフィルタ 18を形成す るようにしたので、フィルタ 18への入射角度の低減と、光分岐部 14から受光素子まで の光路長の距離の増大化防止の両立を実現させることができる。し力も、光路変更部
34への出射並びにフィルタ 18への入射が同一媒体 (導波部材 16)となるので、光学 的に均一な状態となり、特性の向上 ·安定ィ匕を図ることができる。
[0051] また、上述したように、光分岐部材 30を波長分岐フィルタとし、フィルタ 18を BPFと してたので、遮断領域の減衰量を例えば 40dB程度とすることができ、通過領域と減 衰領域の分離を高めることができる。
[0052] また、導波部材 16を光ファイバ 24の直上に設置するようにしたので、分岐光 32の 光路長を短くすることができることはもちろん、光ファイバ 24と導波部材 16との間に形 成される接着剤 36の厚みも薄くなり、光学的に不安定な部分 (接着層）を低減するこ とで、分岐光路の光学的均一性を高めることができる。
[0053] 次に、第 2の実施の形態に係る光デバイス 10Bについて図 3を参照しながら説明す る。
[0054] この第 2の実施の形態に係る光デバイス 10Bは、図 3に示すように、ガラス基板 20 の上面に段差 40が形成され、さらに、段差 40の低い部分 20alであって、かつ、光フ アイバ 24の光分岐部 14上に導波部材 16が設置され、導波部材 16の端面 16a (分岐 光 32の光路上に位置する端面）に全反射膜 42 (全反射ミラー）が形成されている点 で異なる。導波部材 16の表面にはフィルタ 18 (例えば BPF)が形成されている。
[0055] 導波部材 16の端面 16aはテーパ面となっており、その傾斜角 pは分岐光 32が全反 射膜 42にて反射されて垂直線の方向に沿って出射する角度に設定されている。従 つて、全反射膜 42は分岐光 32の光路を変更する光路変更部材 34として機能する。
[0056] ガラス基板 20の設けられた段差 40もテーパ面とされ、その傾斜角は導波部材 16の 端面 16aの傾斜角 pとほぼ同じとされている。
[0057] つまり、この第 2の実施の形態では、導波部材 16は、光路変更部材 34 (全反射膜 4 2)に対する入出射媒体となっており、光路変更部材 34への出射 (反射)及びフィル タ 18への入射のみならず、光路変更部材 34への入射も同一媒体 (導波部材 16)を 介して行われることになる。導波部材 16の屈折率は光ファイバ 24のクラッド層や、光 ファイバ 24と導波部材 16間に塗布される接着剤 36 (例えば図 2参照）の屈折率とほ ぼ同じとされている。つまり、導波部材 16は光ファイバ 24のクラッド層と同様に石英ガ ラスにて構成することができる。
[0058] ここで、この第 2の実施の形態に係る光デバイス 10Bの作用を説明する。まず、光フ アイバ 24を伝達する信号光 28のうち、特定の波長領域の光成分が光分岐部 14にお Vヽて分岐されて分岐光 32として光ファイバ 24外へ導かれる。それ以外の光成分は信 号光 28として光ファイバ 24を伝達する。
[0059] 光ファイバ 24外へ導かれた分岐光 32は導波部材 16に入射する。導波部材 16に 入射した分岐光 32はほとんど光路を変更されずに、全反射膜 42に入射、反射し、そ の光路が変更される。光路が変更された分岐光 32は、垂直線の方向に沿って導波 部材 16内を伝搬し、導波部材 16の表面に形成されたフィルタ 18を通過する。このと き、分岐光 32のうち、遮断領域の減衰量力 OdB程度とされることから、このフィルタ 1 8を通過した光は、通過領域と遮断領域の分離が高められた光となる。
[0060] BPFへの分岐光 32の入射角度は必ずしも垂直でなくてもよい。また、偏波依存性 や信号ひずみに対する要求が高い場合は、分岐光 32の入射角度は、 BPFに対して のみならず、導波部材 16上に設置される受光素子に対してもできるだけ小さい方が 好ましい。
[0061] この第 2の実施の形態では、導波部材 16の端面 16aの傾斜角 pの調整のみで光路 変更機能の自由度が増すので、 BPFゃ受光素子に対して分岐光 32をほぼ垂直に 入射させることも可能である。
[0062] また、この第 2の実施の形態では、導波部材 16に光路変更部材 34である全反射膜 42と、 BPFとしてのフィルタ 18を形成するようにしている。つまり、光路変更部材 34と フィルタ 18を 1つの物体 (導波部材 16)に形成することができるため、部品点数を低 減することができ、部材コストや実装コストの低減を図ることができることはもちろん、 一体部品の方が接着より高い信頼性が期待できる。
[0063] 導波部材 16は光路長の増大を防ぐためにあまり厚くすることができないため、端面 16aに光路変更部材 34が存在する場合、分岐光 32を完全に反射するだけに必要な 厚み以上は厚くすることができない。この場合、光路変更部材 34のファイバ光軸方 向の位置 (前後位置）を正確に決めないと、上下方向にスポットと光路変更部材 34の 位置ズレが生じ、損失等の原因となってしまうため、この第 2の実施の形態のように、 光路変更部材 34 (又は導波部材 16)の位置決め部 (段差 40)をガラス基板 20の上 面に設けることが好ましい。
[0064] 次に、第 2の実施の形態に係る光デバイス 10Bの変形例について図 4を参照しなが ら説明する。
[0065] この変形例に係る光デバイス lOBaは、図 4に示すように、上述した第 2の実施の形 態に係る光デバイス 10Bとほぼ同様の構成を有する力 段差 40の高い部分 20a2に 、ガイド部材 44が配置されている点で異なる。この場合、ガイド部材 44の端面 44a ( 光路変更部材 34と対向する端面）の傾斜角を導波部材 16の端面 16aの傾斜角とほ ぼ同じにすることで、導波部材 16を取り付ける上での位置決め部材として機能する ほか、導波部材 16を固定するための固定部材としても機能することになる。さらに、 ガイド部材 44の上面の位置と導波部材 16の上面の位置（正確にはフィルタ 18の上 面の位置）をほぼ一致させることで、ガイド部材 44は導波部材 16と共に後述する受 光ユニット 50を固定するための固定部材として機能する。
[0066] 受光ユニット 50は、フィルタ 18を透過した分岐光 32の光路上に配置されるユニット であって、 CANタイプのフォトダイオード 52と、該フォトダイオード 52が収容されるハ ウジング 54とを有する。
[0067] フォトダイオード 52は、基台 56と、該基台 56に実装され、且つ、受光面を有するチ ップ 58とを有する。基台 56には、複数の外部端子 60と電気的に接続するための配 線パターン（図示せず）が形成され、チップ 58と配線パターンはボンディングワイヤ 6 2を介して電気的に接続されている。ハウジング 54は、フォトダイオード 52が収容され る第 1の貫通孔 64と、該第 1の貫通孔 64と連通し、かつ、フィルタ 18を透過した分岐 光 32が通過する第 2の貫通孔 66とを有する。第 2の貫通孔 66は、フォトダイオード 5 2の基台 56の横幅 W1よりも小さい開口幅 W2を有する。なお、第 2の貫通孔 66内に おける光透過媒体は、光ファイバ 24や導波部材 16の屈折率とほぼ同じ屈折率を有 する接着剤や空気であってもよ ヽ。
[0068] 通常、基板に受光素子を実装し、光分岐部 14からの分岐光 32の光路上に受光素 子の受光面が位置するように配置する場合、光ファイバ設置部 12上にスぺーサを介 して配置することが考えられる。しかし、光ファイバ 24上には、光路変更部材 34と導 波部材 16が存在することから、スぺーサを形成する場合、組立や製造に困難性を伴 い、製造コストがかかるおそれがある。
[0069] この変形例に係る光デバイス lOBaでは、受光ユニット 50のハウジング 54内に設け られた第 1の貫通孔 64内にフォトダイオード 52を収容し、該第 1の貫通孔 64と連通し 、かつ、フォトダイオード 52の基台 56の横幅 W1よりも小さい開口幅 W2を有する第 2 の貫通孔 66に光分岐部 14からの分岐光 32を通過させるようにしたので、第 1の貫通 孔 64と第 2の貫通孔 66との段差部分 68がスぺーサの役割を果たす。し力も、ガイド 部材 44と導波部材 16上にハウジング 54を載置するだけでフォトダイオード 52を設置 できるため、組立が容易になり、製造コストの低廉ィ匕に有利となる。
[0070] 次に、第 3の実施の形態に係る光デバイス 10Cについて図 5を参照しながら説明す る。
[0071] この第 3の実施の形態に係る光デバイス 10Cは、図 5に示すように、上述した第 2の 実施の形態の変形例に係る光デバイス lOBaとほぼ同様の構成を有するが、ガラス 基板 20の上面に段差 70が形成され、さらに、段差 70の高い部分 20a2であって、か つ、光ファイバ 24の光分岐部 14上に導波部材 16が設置されている点と、段差 70の 低 、部分 20alに導波部材 16と並列してガイド部材 44が配置されて 、る点と、ガイド 部材 44の端面 44a (導波部材 16と対向する端面）に全反射膜 42 (全反射ミラー）が 形成されて ヽる点で異なる。ガイド部材 44はその端面 44aに形成された全反射膜 42 が導波部材 16に接触するように配置されている。すなわち、全反射膜 42がガイド部 材 44と導波部材 16とで挟持された形となっている。
[0072] 光路変更部材 34である全反射膜 42が多層膜にて構成され、要求特性上の理由等 で、光路変更部材 34を構成する多層膜のうち、最下層に位置する第 1層目の材質が 限定され、かつ、その材質が、導波部材 16に形成した際の密着強度等が一般的に 弱いような場合 (例えば Au)、導波部材 16に光路変更部材 34を形成することは好ま しくない。
[0073] しかし、この第 3の実施の形態では、材質にっ 、ての選択性の幅が広!、ガイド部材 44に光路変更部材 34を形成するようにしたので、上述のような不都合は回避され、 光路変更部材 34が剥離するなどの問題は生じない。 [0074] し力も、組立の際に、まず、ガイド部材を段差に基づいて位置決め配置した後、導 波部材を今度はガイド部材の端面に基づいて位置決め配置することができるため、 ノ^シブに組立が完了でき、組立作業の高効率ィ匕を図ることができる。
[0075] 次に、第 3の実施の形態に係る光デバイスのいくつかの変形例について図 6〜図 1 1を参照しながら説明する。
[0076] まず、第 1の変形例に係る光デバイスは、図 6に示すように、上述した第 3の実施の 形態に係る光デバイス 10Cとほぼ同様の構成を有する力 光ファイバ 24のクラッド層 自体に段差 72が形成され、段差 72の高い部分、すなわち、光ファイバ 24の規定の クラッド層の上面に導波部材 16が配置され、段差 72の低 、部分 74にガイド部材 44 が配置されて 、る点で異なる。
[0077] これにより、光分岐部 14の光分岐部材 30に対して光路変更部材 34 (全反射膜 42 )を近づけることができ、結果的に、導波部材 16から出射する分岐光 32のビーム径（ 又はスポット径)を小さくすることができる。この場合、特に、受光面の径が小さい受光 素子との結合の際に有効となる。なお、フィルタ 18の上方における光透過媒体は、光 ファイバ 24や導波部材 16の屈折率とほぼ同じ屈折率を有する接着剤や空気であつ てもよい。
[0078] 次に、第 2の変形例に係る光デバイス lOCbは、図 7に示すように、上述した第 3の 実施の形態に係る光デバイス 10Cとほぼ同様の構成を有する力 導波部材 16の上 面のうち、光路変更部材 34にて光路が変更された分岐光 32が通過する部分に凸レ ンズ 76を設けるようにしてもよい。導波部材 16の前記凸レンズ 76を含む上面にフィ ルタ 18が形成される。
[0079] この第 2の変形例によれば、分岐光 32が凸レンズ 76にて集光されることから、受光 面の径カ S小さい受光素子との高効率結合が可能となる。導波部材 16がガラス等の場 合、フィルタ 18の上方における出射側の光透過媒体を空気等のような屈折率差が生 じる媒体としておくことが好ましい。フィルタ 18の上方における出射側の光透過媒体 として榭脂を用いる場合、導波部材 16として Si等のような屈折率の大きい材料を用 、ることが好まし!/、。
[0080] 次に、第 3の変形例に係る光デバイス lOCcは、図 8に示すように、ハウジング 54の 貫通孔 64にレンズ付きの CANタイプのフォトダイオード 110を収容した点で異なる。
[0081] レンズ付きの CANタイプのフォトダイオード 110は、 CANタイプのフォトダイオード
112に例えば径が 1. 5mm等のボールレンズ 114が装着されたものであり、このボー ルレンズ 114がフィルタ 18に対向するようにして収容される。
[0082] この場合、第 2の変形例に係る光デバイス lOCb (図 7参照）に設けられた凸レンズ 7
6のような光屈曲部を設ける必要がなくなり、設計の簡略ィ匕が可能となる。
[0083] 次に、第 4の変形例に係る光デバイス lOCdは、図 9に示すように、第 3の変形例に 係る光デバイス lOCcの構成において、ハウジング 54の貫通孔 64内に、全反射膜 4
2が形成されたガイド部材 44と上面にフィルタ 18が形成された導波部材 16とを収容 した点で異なる。
[0084] この場合、フィルタ 18 (薄膜)の形成面積を小さくすることができ、フィルタ 18を構成 する薄膜を効率的に使用することができる。また、ガイド部材 44の上部と導波部材 16 の上部との間に 0. 03-0. 15mm程度の段差 116を設けた方が好ましい。段差 116 を設けることで、これらガイド部材 44及び導波部材 16の実装時において、フィルタ 18 の表面に屈折率整合接着剤がはみ出るということを回避することができる。
[0085] 次に、第 5の変形例に係る光デバイス lOCeは、図 10及び図 11に示すように、上述 したスリット 26のほかに、ガラス基板 20の主面 20aから光ファイバ 24の光軸まで達し ない第 2のスリット 80が形成され、該第 2のスリット 80内に全反射材 82が充填されて いる点で異なる。
[0086] 第 2のスリット 80は、光ファイバ 24のクラッド層のうち、光分岐部 14からの分岐光 32 の光路上に形成され、その深さ方向（垂直線とのなす角）は、分岐光 32が全反射材 8 2にて反射されて垂直線の方向に沿って出射する方向（角度）に設定されている。従 つて、第 2のスリット 80と全反射材 82は分岐光 32の光路を変更する光路変更部材 3 4として機能する。
[0087] そして、ガラス基板 20の主面 20aのうち、光路変更部材 34にて光路が変更された 分岐光 32の光路上に導波部材 16が配置され、該導波部材 16の表面にはフィルタ 1 8が形成されている。
[0088] この第 5の変形例によれば、光路変更部材 34を光分岐部 14の光分岐部材 30に近 づけることができ、導波部材 16から出射した分岐光 32におけるビーム径 (又はスポッ ト径)の小径ィ匕が可能になる。また、各部材の加工が容易となるため、コスト低減も可 會 になる。
[0089] 次に、第 4の実施の形態に係る光デバイス 10Dについて図 12を参照しながら説明 する。
[0090] この第 4の実施の形態に係る光デバイス 10Dは、図 12に示すように、光ファイバ設 置部 12と、光分岐部 14と、保持部材 90とを有する。
[0091] 光ファイバ設置部 12は、ガラス基板 20と、該ガラス基板 20に設けられた少なくとも 1 つの固定用溝 22 (V溝や半円状の溝等）とを有し、この固定用溝 22に光ファイバ 24 が固定されている。ガラス基板 20の後部には、光ファイバ 24の被覆部（図示せず）が 載置固定されるファイバ被覆載置部 92が設けられている。
[0092] 光分岐部 14は、光ファイバ 24の光軸を交差するように形成されたスリット 26と、該ス リット 26に挿入され、光ファイバ 24を伝達する第 1の信号光の一部を分岐する光分岐 部材 30とを有し、光分岐部材 30からの分岐光を光ファイバ 24外に導く。
[0093] スリット 26は、ガラス基板 20の主面 20aから光ファイバ 24の光軸を交差し、さらに、 固定用溝 22の底部よりも深 ヽ位置まで到達するように形成されて!、る。スリット 26の 幅は、上述した第 1の実施の形態と同様に、 5〜50 mの範囲としている。スリット 26 の深さは 130 μ m〜250 μ mである。スリット 26内のうち、スリット 26の内壁と光分岐 部材 30との間には、屈折率整合材が充填されている。この第 4の実施の形態では、 スリット 26の幅を 30 μ m、スリット 26の傾斜角を 20。 としている。
[0094] 保持部材 90は、光分岐部 14からの分岐光を受信する CANタイプのフォトダイォー ド 52を取り付けるための PD取付部 94と、光ファイバ 24の端面 24aに第 2の信号光を 入射する CANタイプのレーザダイオード 96を取り付けるための LD取付部 98が設け られている。また、保持部材 90は、光ファイバ設置部 12のうち、ガラス基板 20の主面 20aを固定面として、ガラス基板 20に互いに固定されている。つまり、保持部材 90の 上面 90aは、ガラス基板 20に対する固定の基準として使用される。なお、ここでは図 示しないが、分岐光は、上述した光路変更部材を介してフォトダイオード 52に入射さ れるようにしてもよい。 [0095] ここで、光分岐部 14は、光ファイバ 24を伝達する前記第 1の信号光のうち、特定の 波長領域の光を分岐する。フォトダイオード 52は、光分岐部 14からの特定の波長領 域の分岐光を受光する。レーザダイオード 96から出射される第 2の信号光は、第 1の 信号光に含まれる波長領域とは異なる波長領域を有する。すなわち、第 1の信号光 は 1つの波長領域を有する下り信号であり、第 2の信号は他の 1つの波長領域を有す る上り信号として使用することができる。
[0096] そして、 PD取付部 94にフォトダイオード 52を取り付けたとき、分岐光の光路上にフ オトダイオード 52の受光面が位置し、 LD取付部 98にレーザダイオード 96を取り付け たとき、レーザダイオード 96の光軸と光ファイバ 24の光軸とが光学的に結合するよう になっている。
[0097] 具体的には、 PD取付部 94は、フォトダイオード 52が収容される第 1の貫通孔 64と 、該第 1の貫通孔 64と連通し、かつ、分岐光が通過する第 2の貫通孔 66とを有する。 第 2の貫通孔 66は、フォトダイオード 52の基台 56の横幅よりも小さい開口幅を有する 。つまり、この PD取付部 94は、フォトダイオード 52の受光面を分岐光の光路上に位 置決めするための機能を有する。
[0098] LD取付部 98は、保持部材 90のうち、光ファイバ 24の端面 24aと近接する部分に 設けられた U溝 100を有する。この U溝 100は、レーザダイオード 96の筐体 102の一 部がほぼ嵌まり込む程度の大きさとなっている。 U溝 100の深さは、レーザダイオード 96の筐体 102の一部を U溝 100に嵌め込んだ際に、レーザダイオード 96の光軸が 光ファイバ 24の光軸と光学的に結合する深さに設定されている。従って、この LD取 付部 98は、レーザダイオード 96を光ファイバ 24の光軸上に位置決めする機能を有 する。
[0099] このように、第 4の実施の形態に係る光デバイス 10Dにおいては、上述した光路変 更部材 34上にフォトダイオード 52を配置することで、波長多重の受信デバイスとする ことができる。
[0100] 一般的なフォトダイオードは受光径が数 10 μ mあるため、コスト等の観点力も分岐 光の受光はレンズを介さず直接フォトダイオードで受光することが好ましいが、この場 合、レンズを用いた場合と比較し、光軸方向の位置トレランスが厳しいものとなる。特 に、光路変更等により光分岐部材 30からの光路長が長い場合、マージンもなぐ特 に正確に配置する必要がある。
[0101] この第 4の実施の形態では、保持部材 90のうち、フォトダイオード 52の位置決め機 能の付いた PD取付部 94にフォトダイオード 52を設置し、保持部材 90の上面 90aを ガラス基板 20の主面 20aを基準面として固定するようにしたので、分岐光の光路上 にフォトダイオード 52の受光面を位置させることができる。
[0102] さらに、この第 4の実施の形態においては、レーザダイオード 96を光ファイバ 24の 端面 24aに対向して取り付けることで送受信デバイスとなる。この場合、保持部材 90 のうち、レーザダイオード 96の位置決め機能の付 、た LD取付部 98にレーザダイォ ード 96を設置し、保持部材 90の上面 90aをガラス基板 20の主面 20aを基準面として 固定するようにしたので、レーザダイオード 96の光軸と光ファイバ 24の光軸とを光学 的〖こ結合させることができる。
[0103] なお、保持部材 90の上面 90aに垂直な軸 (Z軸）は、フォトダイオード 52と光フアイ バ 24とが接近又は離間する方向だ力 レーザダイオード 96にとつては、光ファイバ 2 4の光軸に対するせん断方向である。この場合、レーザダイオード 96においては、フ オトダイオード 52に比して格段に厳しい精度が要求され、サブミクロンレベルが必要 である。また、フォトダイオード 52にとつて、光ファイバ 24の光軸とせん断方向の関係 にある軸方向（X軸）の位置もサブミクロンレベルが必要で、さら〖こ、光ファイバ 24の軸 方向（Y軸）の位置合わせもミクロンレベルでは必要である。
[0104] 保持部材 90の位置決め機能でパッシブにこれを実現することはできる力 コスト的 にむしろ不利な場合もある。このような場合は、この位置決め機能は仮の位置決め機 能レベルとし、最終的にはアクティブァライメント (微調整）を行い固定する方が好まし いといえる。
[0105] 特に、微調整を行う場合、レーザダイオードのチップが剥き出しになっているべァタ イブのレーザダイオードでは保持'固定させる位置の自由度が低くなるので、微調整 できる範囲が非常に狭くなる。このような場合は、 CANタイプのレーザダイオード 96 を保持部材 90の LD取付部 98に設置する方が微調整しろを大きく取ることができ、 好ましい場合もある。近年、レーザダイオード 'モジュール（LDモジュール）の低コスト ィ匕も進み、レンズ付 LDモジュールも安価に入手可能なため、この観点からも CANタ イブのレーザダイオード 96を保持部材 90に設置する形態の方が好ましい場合もある
[0106] 特に、レーザダイオード 96に対する位置決めの許容範囲が厳しいため、これは実 装時の位置はもちろん、長期的に位置がずれることがないようする必要が生じる。こ の両者の観点から、 CANタイプのレーザダイオード 96は保持部材 90に溶接すると 好ましい。溶接は短時間で固定が可能なため、レーザダイオード 96のァライメント後 、固定までの間に位置ずれが生じるおそれを低減できる。し力も、リジットにお互いが 固定されるので長期的な信頼性も確保できる。 CANタイプのレーザダイオード 96と 保持部材 90の溶接部以外の隙間に接着剤を充填し補強するとさらに好ましい。溶接 は YAGスポット溶接が好まし!/、。
[0107] なお、光ファイバ 24の端面 24aはレーザダイオード 96から入射した光が反射して戻 らないようにテーパ面にする、すなわち、垂直線に対して所定角度ほど傾斜させたテ ーパ面にするとよい。また、光ファイバ 24の端面 24aに ARコートを施して反射を防い でもよい。
[0108] 上述の例では、上り信号力^つの波長領域を有し、下り信号が 1つの波長領域を有 する波長多重形態に適用した例を示したが、その他、図 13の変形例に係る光デバイ ス lODaのように、保持部材 90に例えば 2つの PD取付部 94A及び 94Bを光ファイバ 24の光軸方向に沿って並列に設けることによって、上り信号が 1つの波長領域を有し 、下り信号が 2つの波長領域を有する波長多重形態に適用するようにしてもよい。も ちろん、 3つ以上の PD取付部を設けるようにしてもょ 、。
[0109] また、図 12の例では、保持部材 90に PD取付部 94と LD取付部 98を設けるようにし た力 その他、 PD取付部 94のみ、あるいは LD取付部 98のみを設けるようにしてもよ い。
[0110] なお、第 1〜第 4の実施の形態に係る光デバイス 10A〜： LODにおいては、ガラス基 板 20に 1つの光ファイバ 24を設置した例を示したが、複数の光ファイバを設置した場 合にも容易に適用させることができる。
実施例 [0111] 受信波長が 1. m、送信波長が 1. 31 mのシングルモード送受信デバイス 2 00を作製した。以下、図 5、図 12、図 14〜図 16を参照しながらこの送受信デバイス の作製過程を説明する。
( 1 )光フアイバ設置部 12の作製
[0112] ガラス (Pyrex)基板 20に、ファイバ被覆載置部 92と固定用溝 22 (図 5参照)及び光 路変更部材用の位置決め段差 70 (図 5参照）を施し、その後、固定用溝 22にシング ルモードの光ファイバ 24を設置し、接着剤にて固定した。光ファイバ 24の端面 24a ( 図 12参照）はレーザダイオード 96からの光の反射防止のため、傾斜角 8° に光学研 磨を施し、光ファイバ設置部 12とした。
[0113] ガラス基板 20の主面 20aから光ファイバ 24の光軸を交差し、さらに、固定用溝 22 の底部よりも下方の位置まで到達するようにスリット 26を傾斜角 12° 、幅 30 μ mで施 した。傾斜角は、受信する 1. 49 mの十分な分岐特性を得るためには小さい方がよ ぐフォトダイオード 52までの光路長の増大を防ぐには大きい方がよぐ両者の兼ね 合いで適正な設計とした。
[0114] 石英のウェハ上に WDMフィルタ用の多層膜を蒸着にて形成した。多層膜は、入射 角 12° にて 1. 49 /z mの光を反射分岐させ、 1. 31 mの光は透過する設計とした。 このウェハをチップ化した後、 WDMフィルタの裏面から研磨をし、多層膜を含め総厚 25 μ mの光分岐部材 30とした。
[0115] 光分岐部材 30をスリット 26内に挿入し、接着剤で固定した。その後、ガラス (Pyrex )のウェハ表面に Auを表面とした全反射膜 42 (光路変更部材 34)を蒸着にて形成し 、端面の傾斜角 33° となるようにウェハを切断し、チップィ匕してガイド部材 44 (図 5参 照)を作製した。
[0116] 導波部材 16となる石英のウェハ表面に波長 λ： 1490 ± 5nmのバンド幅を透過す るフィルタ 18 (BPF)を形成し、側面が 33° となるようにウェハを切断し、チップィ匕し、 導波部材 16を得た。
[0117] 図 5に示すように、ガイド部材 44を、ガラス基板 20のうち、段差 70の低い部分 20al の上に載置すると共に、光路変更部材 34が光分岐部材 30に向かい合う方向に立て 、光路変更部材用の位置決め段差 70を基準にして前後の位置を決め、接着剤で固 定した。
[0118] 導波部材 16を、フィルタ 18が上面に位置し、かつ、 33° の端面 16aが光路変更部 材 34と密着するように、ガラス基板 20のうち、段差 70の高い部分 20a2の上に設置し 、接着剤で固定した。接着剤は、導波部材 16と光ファイバ 24間及び導波部材 16と ガイド部材 44間に空隙がな ヽように充填、硬化した。
(2)保持部材 90の作製
[0119] 次に、図 14に示すように、ステンレス製の板材 202に、 PD取付部 94 (ザダリ付き穴 ：第 1の貫通孔 64及び第 2の貫通孔 66)と、 LD取付部 98 (U溝 100)と、逃げ溝 204 (ファイバ被覆部が挿入される溝)を加工した。
[0120] CANタイプのフォトダイオード 52を PD取付部 94の第 1の貫通孔 64に収容してフ オトダイオード 52の基台 56を第 1の貫通孔 64と第 2の貫通孔 66との段差部分 68に 突き当てるようにし、フォトダイオード 52の基台 56と第 1の貫通孔 64の間に接着剤を 充填し、硬化、接着した。
(3)フォトダイオード 52Zレーザダイオード 96の設置
[0121] ァライメント装置でガラス基板 20及び保持部材 90をそれぞれ保持し、例えば図 12 に示すように、保持部材 90の基準面（上面 90a)をガラス基板 20の主面 20aに当接さ せ、画像観察にて光ファイバ 24の光軸と LD取付部 98 (U溝 100)の中心軸が一致 するように位置合わせした。
[0122] 光ファイバ 24の逆端 (端面 24aとは逆の端面：図示せず)より波長え = 1. 49 /z mの レーザ光を入射し、分岐光をフォトダイオード 52で受光し、受光量が最大になるよう に Y軸調整及び X軸微調整を行 ヽ、ガラス基板 20と保持部材 90とを接着固定した。 このとき、フィルタ 18 (BPF)とフォトダイオード 52間には空隙がないように接着剤を充 填、硬化した。
[0123] CANタイプのレーザダイオード 96を保持部材 90の LD取付部 98 (U溝 100)に設 置した。これにより、 X軸方向、 Z軸方向、 X軸を中心とした回転方向（ θ X)、 Z軸を中 心とした回転方向（ Θ z)は略位置が合っており、レーザダイオード 96を発振させたこ とで光ファイバ 24の逆端より容易に光を検出できた。 CANタイプのレーザダイオード 96を LD取付部 98上でスライドさせて検出光量が最大になるように Y軸方向の調整 を行った後、 3 μ m以下程度の範囲で LD取付部 98 (U溝 100)力も CANタイプのレ 一ザダイオード 96を浮かし、さらに、光量が最大になる位置に各軸を最適化し、その 状態で CANタイプのレーザダイオード 96の筐体 102のフランジ部分 102aと保持部 材 90の LD取付部 98の端面 98aにて YAGスポット溶接を施し、仮固定した。
[0124] LD取付部 98に接着剤を充填し、レーザダイオード 96と保持部材 90を接着固定し た。最後に、ガラス基板 20を覆う凹形状の蓋 206を保持部材 90の上面に載置して、 固定し、パッケージングとした。
[0125] なお、本発明に係る光デバイスは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を 逸脱することなぐ種々の構成を採り得ることはもちろんである。

Claims

請求の範囲
[1] 光ファイバ（24)が設置された光ファイバ設置部（12)と、
前記光ファイバ（24)の光軸を交差するように形成されたスリット（26)と、該スリット（ 26)に挿入され、前記光ファイバ（24)を伝達する信号光（28)の一部を分岐する光 分岐部材 (30)とを有し、前記光分岐部材 (30)からの分岐光 (32)を光ファイバ（24) 外に導く光分岐部（14)と、
前記光ファイバ（24)外に導かれた前記分岐光 (32)の光路を変更する光路変更部 材 (34)と、
少なくとも前記光路変更部材 (34)に対する出射媒体となる導波部材 (16)と、 前記導波部材（ 16)の表面に形成されたフィルタ（18)とを有することを特徴とする 光デバイス。
[2] 請求項 1記載の光デバイスにおいて、
前記導波部材（16)は、前記光路変更部材 (34)に対する入出射媒体となることを 特徴とする光デバイス。
[3] 請求項 1又は 2記載の光デバイスにおいて、
前記光分岐部材 (30)は、波長分岐フィルタであり、
前記フィルタ（18)は、前記分岐光（32)のうち、特定の波長領域の光を透過するバ ンドパスフィルタであることを特徴とする光デバイス。
[4] 請求項 1〜3のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記導波部材（16)が前記光ファイバ（24)の直上に設置されていることを特徴とす る光デバイス。
[5] 請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記光ファイバ設置部（12)上に、前記光路変更部材 (34)を前記光ファイバ（24) の光軸方向に位置決めするための位置決め部 (40)が設けられていることを特徴とす る光デバイス。
[6] 請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記光路変更部材 (34)が全反射ミラー (42)であることを特徴とする光デバイス。
[7] 請求項 1〜6のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、 前記導波部材（16)の表面に前記光路変更部材 (34)が直接形成されていることを 特徴とする光デバイス。
[8] 請求項 1〜5のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記導波部材（16)の一部が前記光路変更部材 (34)を兼ねていることを特徴とす る光デバイス。
[9] 請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記フィルタ（18)を透過した光の光路上に受光素子（52)が配されていることを特 徴とする光デバイス。
[10] 請求項 1〜8のいずれ力 1項に記載の光デバイスにおいて、
前記フィルタ（18)を透過した光の光路上に受光ユニット（50)が配され、 前記受光ユニット (50)は、受光素子（52)と、該受光素子（52)が収容されるハウジ ング（54)とを有し、
前記ハウジング（54)は、前記受光素子（52)が収容される第 1の貫通孔（64)と、該 第 1の貫通孔（64)と連通し、かつ、前記フィルタ（18)を透過した光が通過する第 2の 貫通孔 (66)とを有し、
前記第 2の貫通孔（66)は、前記受光素子（52)の横幅 (W1)よりも小さい開口幅（ W2)を有することを特徴とする光デバイス。
[11] 端面（24a)を有する光ファイバ（24)が設置された光ファイバ設置部（12)と、
前記光ファイバ（24)の端面（24a)以外の部分に設けられ、前記光ファイバ（24)の 光軸を交差するように形成されたスリット（26)と、該スリット（26)に挿入され、前記光 ファイバ (24)を伝達する第 1の信号光の一部を分岐する光分岐部材 (30)とを有し、 前記光分岐部材 (30)からの分岐光を光ファイバ（24)外に導く光分岐部（14)と、 前記光分岐部（14)からの分岐光を受信する受光素子（52)及び Z又は前記光フ アイバ（24)の端面（24a)に第 2の信号光を入射する発光素子（96)が配置された保 持部材 (90)とを有し、
前記保持部材 (90)は、前記光ファイバ設置部（12)のうち、前記光ファイバ（24)が 設置された面を固定面（20a)として互いに固定されていることを特徴とする光デバイ ス。
[12] 請求項 11記載の光デバイスにおいて、
前記保持部材 (90)に、前記発光素子 (96)が配置され、
前記保持部材 (90)は、前記固定面（20a)と対向する面に、前記発光素子（96)の 設置位置を決定するための位置決め部（100)を有することを特徴とする光デバイス
[13] 請求項 11又は 12記載の光デバイスにおいて、
前記保持部材（90)に、 CANタイプのレーザダイオード（96)が配置され、 前記保持部材（90)と前記レーザダイオード（96)とが溶接にて固定されていること を特徴とする光デバイス。
[14] 請求項 11記載の光デバイスにおいて、
前記保持部材 (90)に、前記受光素子 (52)及び前記発光素子 (96)が配置され、 前記光分岐部（14)は、前記光ファイバ（24)を伝達する前記第 1の信号光のうち、 特定の波長領域の光を分岐し、
前記受光素子 (52)は、前記光分岐部（14)からの前記特定の波長領域の分岐光 を受光し、
前記発光素子（96)から出射される前記第 2の信号光は、前記第 1の信号光に含ま れる波長領域とは異なる波長領域を有することを特徴とする光デバイス。
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