WO2016136217A1 - 集積プリズム及び集積プリズムの構成方法 - Google Patents

集積プリズム及び集積プリズムの構成方法 Download PDF

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杉本　宝
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F2203/00—Function characteristic
    • G02F2203/50—Phase-only modulation

Definitions

  • the present invention relates to an integrated prism and an integrated prism configuration method, and more particularly to an integrated prism and an integrated prism configuration method used in an optical transmitter in which a plurality of optical components are integrated.
  • Polarization multiplexing quaternary phase modulation (dual polarization-quadrature phase shift keying, hereinafter referred to as “DP-QPSK modulation”) is one of the modulation schemes used in multilevel phase modulation digital coherent transmission technology. DP-QPSK modulation is widely used as a modulation method for basic communication because of its high spectrum utilization efficiency.
  • FIG. 13 is a block diagram of a general optical transmitter 900 that employs DP-QPSK modulation. In FIG. 13, only components related to the optical system of the optical transmitter 900 are shown.
  • the light source 901 is, for example, a semiconductor laser.
  • the continuous light output from the light source 901 is branched into two by the spectroscope 902.
  • the branched continuous light is phase-modulated by the modulators 903 and 904 to become signal light.
  • the polarization plane of the signal light output from the modulator 903 is rotated 90 degrees by a half-wave plate ( ⁇ / 2 plate) 905.
  • the signal light emitted from the modulator 904 passes through the delay plate 906 for matching the phase with the signal light passing through the half-wave plate 905.
  • the polarizations of these signal lights are combined by a polarization beam combiner 907.
  • the combined signal light transmitted through the spectroscope 913 is combined with the optical fiber 908.
  • spectroscopes 911 to 913 In order to monitor the light intensity of the signal light, a part of the signal light is reflected by the spectroscopes 911 to 913 and combined with monitor PDs (photodiodes, light receiving elements) 921 to 923.
  • the spectroscopes 911 to 913 are prisms provided with a reflective film.
  • FIG. 14 is a diagram showing a specific arrangement of optical components constituting the optical system of the optical transmitter 900.
  • the optical components including the prism and the lens used in the optical transmitter 900 constitute an optical module 990.
  • the optical components shown in FIG. 14 are all independent components and are individually mounted.
  • the spectroscope 902 includes a 50% reflecting prism 9021 and a 100% reflecting prism 9022.
  • the modulator 903 includes lenses 9031 and 9033 and a modulator 9032.
  • the modulator 904 includes lenses 9041 and 9043 and a modulator 9042.
  • the 5% reflecting prisms 931 to 933 correspond to the spectroscopes 911 to 913 in FIG.
  • the polarization beam combiner 907 in FIG. 13 includes the polarization beam combiner 9071 and the 100% reflection prism 9072 in FIG.
  • the light transmitted through the prism is all collimated light, and the lenses 9031, 9033, 9041 and 9043 convert the collimated light so as to be coupled to the modulators 9032 and 9042.
  • Continuous light is input to the 50% reflecting prism 9021 from the light source 901 in FIG.
  • the continuous light is bifurcated by the 50% reflecting prism 9021 and subjected to phase modulation by the modulators 9032 and 9042.
  • the 5% reflecting prisms 931 and 932 reflect 5% of the optical power of the respective signal lights modulated by the modulators 9032 and 9042 and guide them to the monitor PDs 921 and 922.
  • the polarization beam combiner 9071 combines the signal lights transmitted through the 5% reflecting prisms 931 and 932 to generate polarization multiplexed light.
  • the 5% reflecting prism 933 reflects 5% of the optical power of the polarization multiplexed signal light and guides it to the monitor PD 923.
  • the 100% reflecting prisms 9022 and 9072 are used to change the direction of light.
  • the polarization multiplexed light transmitted through the 5% reflecting prism 933 is combined with the optical fiber 908 shown in FIG.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose the configuration of an optical module including an optical filter and a prism.
  • the optical module 990 is realized by micro optics (micro optics) using a large number of optical components.
  • micro optics micro optics
  • 15 and 16 are diagrams for explaining the optical axis adjustment procedure of the prism. 15 and 16, the optical axis adjustment of the optical system having the first prism 1301 and the second prism 1302 will be described.
  • the optical axis of the first prism 1301 is adjusted using a camera capable of detecting the wavelength of the signal light.
  • the optical axis of the second prism 1302 is obtained by observing the reflected light of the first prism 1301 and the second prism 1302 with a camera. Adjusted. This procedure is applied to the adjustment of the 50% reflecting prism 9021 and the 100% reflecting prism 9022 shown in FIG. 14, for example.
  • Patent Documents 1 and 2 do not disclose a technique for solving the problem of realizing an optical module that has a small number of parts and is easy to assemble and miniaturize.
  • An object of the present invention is to provide a technique for realizing an optical module that has a small number of parts and is easy to assemble and miniaturize.
  • the integrated prism of the present invention is formed on the outer surface of the prism that converts the polarization of the input first light into the third light having a polarization orthogonal to the polarization of the input second light.
  • Polarization formed on the inner surface of the prism, which combines the polarization rotation unit and the second and third light polarizations to output the fourth light including the second and third light.
  • a synthesis unit is formed on the outer surface of the prism that converts the polarization of the input first light into the third light having a polarization orthogonal to the polarization of the input second light.
  • the integrated prism configuration method of the present invention converts the polarization of the input first light into the third light having the polarization orthogonal to the input second light polarization. Is formed on the outer surface of the prism, and a polarization beam combining unit that combines the polarized waves of the second and third lights and outputs the fourth light including the second and third lights is provided on the inner surface of the prism. It is characterized by forming.
  • the integrated prism and integrated prism configuration method of the present invention realizes an optical module that has a small number of parts and can be easily assembled and downsized.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of an optical module 100.
  • FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AB of the optical module 100.
  • 2 is a diagram illustrating a configuration of an integrated prism 104.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the integrated prism 104.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method for adjusting a mounting position of the integrated prism 103.
  • FIG. It is a figure for demonstrating a mode at the time of monitoring the position of the collimated light of the integrated prism 103 with a camera.
  • FIG. 3 is an example of a flowchart showing an assembly procedure of the optical module 100. It is a schematic diagram which shows the structure of the optical module 200 of 2nd Embodiment. It is a schematic diagram which shows the structure of the optical module 300 of 3rd Embodiment. 1 is a block diagram of a general optical transmitter that employs DP-QPSK modulation.
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing a specific arrangement of optical components constituting an optical system of the optical transmitter 900. It is a figure for demonstrating the adjustment procedure of a prism. It is a figure for demonstrating the adjustment procedure of a prism.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical module 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the optical module 100 includes a light source 102, integrated prisms 103 and 104, modulators 110 and 111, and monitor PDs 112 to 114.
  • the optical module 100 modulates the continuous light output from the light source 102 by the modulators 110 and 111 to generate signal light, and outputs the signal light to the optical fiber 150.
  • the light source 102 and the optical fiber 150 may not be included in the optical module 100.
  • a more specific configuration of the optical module 100 will be described below.
  • subjected to the signal in each drawing after FIG. 1 shows the example of the direction of a signal, and does not limit the direction of a signal.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a specific configuration of the optical module 100.
  • 3 is a cross-sectional view of the optical module 100 taken along the line AB in FIG.
  • the same reference numerals are given to the same elements as those already described, and the description thereof is omitted.
  • Optical components including integrated prisms 103 and 104 are arranged on the substrate 101 of the optical module 100.
  • the substrate 101 is a substrate on which optical components are mounted.
  • markers indicating the mounting positions of the optical components, electrical wiring for the modulators 110 and 111, and an alignment block 120 are formed in advance at the time of manufacture.
  • the marker and the electrical wiring are not shown in FIG.
  • a ceramic substrate having excellent high frequency characteristics and processing accuracy can be used.
  • a light source 102, integrated prisms 103 and 104, lenses 105 to 109, modulators 110 and 111, and monitor PDs 112 to 114 are mounted.
  • Lenses 105 to 109 are lenses formed of glass that is transparent to the wavelength band of signal light.
  • the lenses 105 to 109 may be aspherical lenses.
  • the lenses 105 to 109 are used for efficiently propagating light transmitted through each optical component.
  • the optical axis of light propagating through the optical module 100 is indicated by a broken line in FIG. The positional relationship of the optical components will be described in detail along the optical axis.
  • the light source 102 is, for example, a wavelength tunable laser.
  • the lens 105 mounted immediately after the light source 102 converts the output light into collimated light.
  • the collimated light is parallel light having a diameter of about 500 ⁇ m.
  • the integrated prism 103 is mounted on the optical axis of continuous light emitted from the lens 105 using a marker.
  • quartz transparent to the wavelength of continuous light can be used.
  • Antireflection films are formed on the entrance and exit surfaces of the integrated prisms 103 and 104.
  • a mirror having a predetermined reflectance (for example, 5%, 50%, 100%) is formed on the reflecting surfaces inside the integrating prisms 103 and 104.
  • a mirror having a reflectance of almost 100% is also called a total reflection mirror.
  • a mirror having a reflectance of less than 100% is also called a semitransparent mirror.
  • the mirror is, for example, a dielectric multilayer film.
  • the integrated prism 103 includes a 50% reflecting mirror 1031 having a transmittance and a reflectance of 50% and a 100% reflecting mirror 1032 having a reflectance of 100%.
  • the 50% reflecting mirror 1031 and the 100% reflecting mirror 1032 are formed on the surface of the prism so as to be used at an angle of 45 degrees with respect to the incident light from the lens 105.
  • the integrated prism 103 is assembled by bonding the prisms on which the 50% reflecting mirror 1031 and the 100% reflecting mirror 1032 are formed.
  • the configuration of the integrating prism 104 will be described later with reference to FIG.
  • lenses 106 and 107 are arranged.
  • the lens 106 and the lens 107 are the same components as the lens 105 and are disposed in the opposite direction to the lens 105.
  • the modulators 110 and 111 generate signal light by modulating continuous light.
  • small InP (indium phosphide, indium phosphide) optical modulators having excellent characteristics can be used.
  • the modulators 110 and 111 are mounted on the substrate 101 by abutting against an alignment block 120 formed in advance on the substrate 101.
  • the interval between the continuous light input portions of the modulators 110 and 111 mounted on the substrate 101 is equal to the interval between the two collimated lights emitted from the integrated prism 103.
  • Lenses 108 and 109 are arranged behind the modulators 110 and 111 (that is, on the signal light emission side).
  • the lenses 108 and 109 convert the signal light emitted from the modulators 110 and 111 into collimated light.
  • the optical axis adjustment of the lenses 105 to 109 in the direction perpendicular to the surface of the substrate 101 is omitted by arranging the casings of the lenses 105 to 109 so as to be in contact with the substrate 101. Also good.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the integrated prism 104.
  • the integrated prism 104 is an optical component in which a half-wave plate 141, an optical delay plate 142, a 5% reflecting mirror 143, a 95% reflecting mirror 144, and a polarization beam combiner 145 are integrated using a prism.
  • the polarization beam combiner 145 transmits 5% of the input TE (transverse magnetic) light, reflects 95%, reflects 5% of the input TM (transverse magnetic) light, and transmits 95%.
  • a dielectric multilayer film may be used as the 5% reflection mirror 143, the 95% reflection mirror 144, and the polarization beam combiner 145 included in the integrated prism 104.
  • the signal light is vertically incident on the half-wave plate 141 and the optical delay plate 142.
  • the 5% reflecting mirror 143, the 95% reflecting mirror 144, and the polarization beam combiner 145 are formed on the surface of the prism so as to be used at an angle of 45 degrees with respect to the collimated light incident from the lenses 108 and 109.
  • the integrated prism 104 is assembled by bonding the prism having the reflection mirror and polarization synthesizer 145 formed on the surface, the half-wave plate 141 and the optical delay plate 142.
  • the distance between the optical axes of the signal lights incident on the half-wave plate 141 and the optical delay plate 142 is the distance between the two continuous lights emitted from the integrated prism 103 and the signal lights emitted from the modulators 110 and 111. Is equal to the optical axis interval.
  • the first output unit 146 is a monitor output of the output optical power of the modulator 110
  • the second output unit 147 is a monitor output of the output optical power of the modulator 111
  • the third output unit 148 is a monitor output of the optical power of the signal light after polarization combining
  • the fourth output unit 149 is an output of the signal light combined with polarization.
  • monitor PDs 112, 114, and 113 are arranged on the optical axes of three monitor outputs, that is, the first to third emission units 146, 147, and 148, and the optical powers of the monitor PDs are independent of each other. Can be measured.
  • a lens for coupling the signal light to the optical fiber 150 may be mounted on the optical axis of the fourth emitting unit 149.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a manufacturing method of the integrated prism 104.
  • the integrated prism 104 is manufactured from a glass material in which the 5% reflection mirror 143, the 95% reflection mirror 144, and the polarization beam combiner 145 shown in FIG. 4 are sandwiched.
  • the integrated prism 104 is easily manufactured in substantially the same procedure as a general prism, without requiring special processing, by cutting the laminated glass material along the broken line shown in FIG.
  • the light source 102 is mounted on the substrate 101 according to a marker (not shown) on the substrate 101.
  • a marker not shown
  • the position of the designed optical axis matches the position of the optical axis of the light source 102.
  • the position of the optical axis of the light source 102 can be corrected by the lens 105 mounted later.
  • the light source 102 only needs to be mounted with an accuracy of about 100 ⁇ m or less from the design value.
  • an assembly apparatus used for mounting an optical component in such an optical module has a mounting accuracy of 1 ⁇ m or less. Therefore, the light source 102 can be mounted with sufficient accuracy.
  • the lens 105 is mounted.
  • the lens 105 converts continuous light output from the light source 102 into collimated light.
  • a camera for example, an infrared camera
  • the position of the lens 105 relative to the light source 102 is determined by adjusting the lens so that the position of the continuous light and the beam diameter of the collimated light do not change even when the camera is moved in the optical axis direction.
  • the lens 105 is bonded and fixed on the substrate 101 with an ultraviolet curable resin or the like.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a method for adjusting the mounting position of the integrated prism 103.
  • the integrated prism 103 is aligned with a marker formed on the substrate 101. Since the light emitted from the lens 105 is collimated light, even if the position of the integrated prism 103 is slightly shifted in the left-right direction in FIG. 6, the excess loss of the optical power of the continuous light does not increase greatly. However, when the position of the integrated prism 103 is greatly shifted in the vertical direction in FIG. 6, “collapsing” occurs in the collimated light, which may cause excessive loss in the optical power of the signal light. In addition, when the integrated prism 103 is mounted so as to rotate with respect to the design position, excessive loss occurs in the coupling between the integrated prism 103 and the modulators 110 and 111 due to the angular deviation.
  • the mounting position of the integrated prism 103 is adjusted by observing the emitted light from the integrated prism 103 using a camera capable of detecting the emitted light.
  • the integration prism 103 is positioned in the rotational direction. Specifically, the position of the integrated prism 103 is adjusted so that the spot position of the emitted light does not change even if the camera is moved in a direction parallel to the emitted light from the integrated prism 103. Thereby, the angle (rotation direction) of the integrated prism 103 is accurately determined.
  • FIGS. 7 and 8 are views for explaining a state in which the position of collimated light emitted from the integrated prism 103 is monitored by a camera.
  • the left side of FIGS. 7 and 8 is a top view of the integrated prism 103, and the optical axis of the collimated light is indicated by an alternate long and short dash line with an arrow.
  • the cross section of the collimated light when the integrated prism 103 is observed with a camera from the output side is schematically indicated by a circle.
  • the vertical position of the integrated prism 103 in the drawing is adjusted so that collimated light is incident on the center of the reflection film sandwiched between the prisms as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a case where the integrated prism 103 is located below the correct position.
  • the 50% reflection mirror 1031 and the 100% reflection mirror 1032 are positioned in parallel to each other. For this reason, when the position of the integrated prism 103 is shifted in the vertical direction of the drawing as compared with FIG. 7, the two collimated lights emitted move in the same direction as shown in FIG. Therefore, the position adjustment of the integrated prism 103 need only be performed for one of the two collimated lights emitted from the integrated prism 103. By this adjustment, the position of the optical axis in the vertical direction in FIG. 7 can be accurately adjusted so that the deviation from the design value is 50 ⁇ m or less.
  • the modulators 110 and 111 are mounted on the alignment block 120 mounted on the substrate 101 in advance. Therefore, the modulators 110 and 111 are mounted at predetermined positions without requiring precise optical axis adjustment.
  • the optical axes are adjusted using the lenses 106 to 109, when the optical axes of the modulators 110 and 111 are adjusted, a high accuracy is not required in the horizontal position of the optical modulators in the drawing.
  • the vertical displacement of the modulators 110 and 111 in the drawing may affect the excess loss of the optical power of the continuous light incident on the modulators 110 and 111.
  • the angular deviation of the modulators 110 and 111 is within the range of NA (numerical aperture) of the modulators 110 and 111, the excess loss of optical power does not increase greatly.
  • the mounting accuracy in the vertical direction of the modulators 110 and 111 in the drawing has sufficient accuracy due to the alignment block 120.
  • the positional deviation of the integrated prism 103 is a main factor of the optical axis deviation in front of the modulators 110 and 111 (on the incident side of continuous light).
  • the mounting accuracy of the integrated prism 103 is about 50 ⁇ m, and the positional deviation of the integrated prism 103 of about 100 ⁇ m can be corrected in the next lens mounting process. For this reason, in this embodiment, the integrated prism 103 and the modulators 110 and 111 are optically coupled with low loss.
  • the lenses 106 to 109 before and after the modulators 110 and 111 are mounted.
  • the lenses 106 and 107 on the incident side of the modulators 110 and 111 are mounted.
  • the lenses 106 and 107 are adjusted to positions where the optical power of the continuous light from the light source 102 is most strongly coupled to the modulators 110 and 111. For this reason, when the optical axes of the lenses 106 and 107 are adjusted, the optical power of the light emitted from the modulators 110 and 111 can be measured by temporarily placing a PD on the output side of the modulators 110 and 111. Good.
  • the modulators 110 and 111 have a function of monitoring the optical power in the waveguide, the function may be used.
  • the lenses 106 and 107 are bonded and fixed at, for example, an ultraviolet curable resin at a position where the coupling efficiency to the modulators 110 and 111 is the highest.
  • the optical axis shift between the continuous light emitted from the integrated prism 103 and the modulators 110 and 111 is corrected. If the deviation of the optical axis between the continuous light emitted from the integrated prism 103 and the modulators 110 and 111 is about 100 ⁇ m or less, the continuous light from the light source 102 is modulated with a sufficiently low excess loss. 110 and 111 can be combined.
  • the lenses 108 and 109 convert the signal light output from the modulators 110 and 111 into collimated light, and make them enter the half-wave plate 141 and the optical delay plate 142 provided in the integrated prism 104, respectively.
  • the lenses 108 and 109 are positioned by monitoring collimated light using a camera in the same procedure as the lens 105 immediately after the light source 102, and are bonded and fixed on the substrate 101 with an ultraviolet curable resin.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method of adjusting the optical axis of the integrated prism 104.
  • the outgoing light from the modulator 111 passes through the optical delay plate 142 and is then reflected by the 95% reflection mirror 144 and the polarization beam combiner 145.
  • the optical axis of the light emitted from the modulator 111 moves in parallel.
  • the light emitted from the modulator 110 moves slightly in parallel in the integrated prism 104 according to Snell's law, but substantially does not move. Therefore, as shown in FIG.
  • the angle of the integrated prism 104 can be adjusted by emitting signal light only from the modulator 111 and monitoring the signal light with an infrared camera.
  • the relative positional relationship between the two collimated lights incident on the integrated prism 104 can be considered in the same manner as the two collimated lights emitted from the integrated prism 103 shown in FIGS. Therefore, also in the integrated prism 104, in the same manner as the optical axis adjustment of the integrated prism 103, it is possible to adjust the optical axis in a plane by monitoring collimated light using a camera.
  • the diameter of the collimated light generated by the lenses 108 and 109 is sufficiently larger than the light receiving diameter of the monitor PDs 112 to 114. For this reason, high accuracy is not required for the mounting positions of the monitor PDs 112 to 114. Therefore, the mounting of the monitor PDs 112 to 114 is relatively easy.
  • FIG. 10 is an example of a flowchart showing an assembly procedure of the optical module 100 of the present embodiment described above.
  • the light source 102 is mounted on the substrate 101 according to the marker on the substrate 101.
  • the position of the lens 105 is adjusted using a camera.
  • the position of the integrated prism 103 is adjusted using a camera.
  • the modulators 110 and 111 are abutted against the alignment block 120.
  • the positions of the lenses 106 and 107 are adjusted by monitoring the intensity of light incident on the modulators 110 and 111.
  • step S16 the positions of the lenses 108 and 109 are adjusted using the camera.
  • step S17 using the camera the position of the integrated prism 104 is adjusted.
  • monitor PDs 112 to 114 are mounted.
  • the optical module 100 thus configured on the substrate 101 is housed in a housing.
  • the integrated prism 104 outputs signal light that has undergone polarization synthesis.
  • the optical module 100 can be incorporated into an optical communication apparatus using DP-QPSK modulation.
  • the function of the optical module 100 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • the continuous light emitted from the light source 102 is converted into collimated light by the lens 105 and enters the integrated prism 103.
  • the 50% reflecting mirror 1031 and the 100% reflecting mirror 1032 included in the integrated prism 103 form an angle of 45 degrees with respect to the collimated light generated by the lens 105.
  • the collimated light generated by the lens 105 is branched into two parallel collimated lights having substantially the same optical power.
  • the two branched collimated lights are collected by the lenses 106 and 107 and coupled to the modulators 110 and 111, respectively.
  • the modulators 110 and 111 are driven by an electrical signal from a driver circuit (not shown) mounted outside the optical module 100.
  • the modulators 110 and 111 perform phase modulation on the continuous light incident from the lenses 106 and 107 to generate two signal lights.
  • the modulators 110 and 111 may QPSK-modulate continuous light with different electrical signals.
  • the modulation scheme of the modulators 110 and 111 is not limited to QPSK.
  • the signal light generated by the modulators 110 and 111 is converted again to collimated light by the lenses 108 and 109 and output to the integrated prism 104.
  • the polarization of the signal light emitted from the modulator 110 is rotated 90 degrees by the half-wave plate 141 included in the integrated prism 104.
  • the light source 102 outputs continuous light in a TE (transverse electric) mode. Therefore, the TE mode signal light incident on the half-wave plate 141 becomes TM (transverse magnetic) mode signal light by polarization rotation.
  • the signal light in the TM mode is emitted from the first emission unit 146 by the 5% reflection mirror 143 and is combined with the monitor PD 112, and 95% of the optical power is transmitted through the 5% reflection mirror 143. Then, it enters the polarization beam combiner 145.
  • the delay amount of the signal light emitted from the modulator 111 is adjusted by the optical delay plate 142 included in the integrated prism 104.
  • the delay amount of the optical delay plate 142 is set so that the phase of the signal light emitted from the modulator 110 and the phase of the signal light emitted from the modulator 111 coincide with each other in the output of the polarization beam combiner 145.
  • 5% of the optical power is emitted from the second emission unit 147 by the 95% reflection mirror 144 and coupled to the monitor PD 114, and 95% of the optical power reaches the polarization beam combiner 145. To do.
  • the polarization beam combiner 145 transmits 95% of the TM mode optical power and reflects 5%.
  • the polarization beam combiner 145 transmits 5% of the TE mode optical power and reflects 95%. Therefore, in the polarization beam combiner 145, 95% of the optical power of the TM mode signal light transmitted through the half-wave plate 141 and 95% of the optical power of the TE mode signal light transmitted through the optical delay plate 142. Light is combined.
  • the combined light is output from the fourth emitting unit 149 to the outside of the optical module 100. This light is coupled to the optical fiber. Since the phase of the TE mode signal light is adjusted by the optical delay plate 142, the TE mode signal light and the TM mode signal light have the same phase.
  • the optical module 100 can generate DP-QPSK modulated signal light.
  • the optical module 100 greatly reduces the procedure required for optical axis adjustment by consolidating the prisms arranged before and after the modulators 110 and 111 into one. be able to.
  • the optical axes of the two collimated lights branched by the prism can be adjusted simultaneously.
  • the optical axes of the two collimated lights converted from the signal lights emitted from the modulators 110 and 111 can be adjusted simultaneously.
  • the number of assembly steps of the optical module is greatly reduced.
  • the optical components constituting the optical module 100 can be reduced, so that the clearance required when mounting the optical components can be reduced, and the optical module can be downsized. realizable.
  • the optical module 100 of the first embodiment has an effect that it is easy to assemble.
  • the reason is that, in a general optical module, optical axis adjustment is necessary for each of a large number of prisms, whereas in the optical module 100, the optical axis adjustment process can be shortened by adjusting the optical axis in units of integrated prisms. Because.
  • the optical module 100 has only one optical axis that needs to be adjusted, the use of a single camera for optical axis adjustment without changing the direction has the effect of simplifying production equipment. Play.
  • optical module 100 of the first embodiment has an effect that the number of parts is small and the miniaturization is easy.
  • the distance between the optical components can be made close to the diameter of the collimated light.
  • Modification of the first embodiment The effect of the first embodiment in which the number of parts is small and assembly and miniaturization are easy can be obtained by a modification of the optical module 100 of the first embodiment described below. With reference to FIG.1 and FIG.2, the reference number of the element relevant to the modification of the optical module 100 is shown in a parenthesis and demonstrated.
  • the modification of the optical module includes a branching section (103), optical modulators (110 and 111), and an integrated prism (104).
  • the branch section (103) includes a semi-transparent mirror (1031) and a total reflection mirror (1032).
  • the translucent mirror (1031) branches input light at a predetermined ratio and outputs one input light.
  • the total reflection mirror (1032) is arranged so that the other input light branched by the semitransparent mirror (1031) is output in parallel with the one input light output from the semitransparent mirror (1031).
  • the total reflection mirror (1032) reflects almost all incident light.
  • the optical modulators (110 and 111) modulate the one and the other input light incident from the branching unit (103), respectively, and generate and output the first light and the second light.
  • the integrated prism (104) includes a polarization rotation unit (141) and a polarization synthesis unit (145).
  • the polarization rotation unit (141) is a third light having a polarization orthogonal to the polarization of the first light corresponding to one input light and the polarization of the second light corresponding to the other input light. Convert to The polarization rotation part (141) is formed on the outer surface of the prism.
  • the polarization beam combiner (145) combines the second and third lights with polarization and outputs them as fourth light.
  • the polarization beam combiner (145) is formed on the bonded surface of the prism (that is, the inner surface of the prism).
  • the optical axis adjustment process is shortened by the optical axis adjustment in units of the branching section and the integrated prism.
  • the above-described modification of the optical module 100 uses a branching unit and an integrated prism in which reflectors and a polarization synthesizer are integrated, thereby reducing problems in mounting a plurality of optical components and prisms.
  • the above-described modification of the optical module 100 has an effect that the number of parts is small and assembly and miniaturization are easy.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of an optical module 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the optical module 200 differs from the optical module 100 of the first embodiment in that it includes a 100% reflection mirror 201 and an integrated prism 204 instead of the integrated prism 104.
  • the integrated prism 204 has the same configuration as the integrated prism 104 except that the specification of the polarization beam combiner 245 is different.
  • Other configurations of the optical module 200 are the same as those of the optical module 100. 10, the same elements as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 11 shows a configuration in which the optical axis of the light emitted from the light source 102 and the optical axis of the light passing through the modulator 110 are not on the same axis.
  • the continuous light emitted from the light source 102 is reflected by the 100% reflection mirror 201 and enters the integrated prism 103 from a direction different from that in FIG.
  • the polarization beam combiner 245 used in the integrated prism 104 of the present embodiment transmits 95% of the TE mode optical power and reflects 5%.
  • the polarization beam combiner 245 transmits 5% of the TM mode optical power and reflects 95%.
  • the optical module 200 outputs 95% of the optical power of the signal light above the drawing.
  • the optical module 200 according to the second embodiment having such a configuration has an effect that it is easy to assemble and miniaturize, like the optical module 100 according to the first embodiment. Furthermore, the optical module 200 can suppress the dimension of the optical module 200 in the direction parallel to the optical axes of the modulators 110 and 111 (the horizontal direction in FIG. 11) by changing the optical paths of the continuous light and the signal light. It becomes possible.
  • the polarization beam combiner 145 having the same specifications as the optical module of the first embodiment is used, and the positions of the half-wave plate 141 and the optical delay plate 142 are switched.
  • the integrated prism 204 can perform the same operation.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration of an optical module 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the optical module 300 differs from the optical module 100 of the first embodiment shown in FIG. 2 in that functions corresponding to the integrated prism 103 and the modulators 110 and 111 are realized by the integrated optical waveguide 301 of one chip. It is a point.
  • the same reference numerals and names are assigned to elements common to the optical module 100 of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
  • the integrated optical waveguide 301 includes a branched optical waveguide 302 and a modulator 303.
  • the lens 304 couples the continuous light emitted from the light source 102 with the branched optical waveguide 302.
  • the optical axis adjustment of the lens 304 is performed with the goal that the optical power emitted from each output side of the modulator 303 is maximized and uniform.
  • the branch optical waveguide 302 splits the input continuous light into two at a predetermined ratio (for example, an optical power ratio of 1: 1).
  • the light branched into two by the branched optical waveguide 302 is input to the modulator 303.
  • the modulator 303 is two optical modulators arranged in parallel. For example, InP is used as the material of the modulator 303.
  • the material of the integrated optical waveguide 301 including the branched optical waveguide 302 is not limited.
  • the modulator 303 independently modulates the light branched by the branch optical waveguide 302 and outputs the modulated light to the integrated prism 104.
  • the modulation scheme of the modulator 303 is, for example, QPSK, but is not limited to this.
  • the optical module 300 having such a configuration is formed as a one-chip integrated optical waveguide 301 by integrating the branch optical waveguide 302 and the modulator 303. For this reason, in the optical module 300, it is not necessary to adjust the optical axes of the integrated prism 103 and the lenses 106 and 107 in the optical module 100 of the first embodiment.
  • the optical axis adjustment process is further shortened as compared with the optical module 100 of the first embodiment.
  • the reason is that the branch optical waveguide 302 that branches continuous light and the modulator 303 are integrated.
  • the integration of the optical components reduces the problems when mounting a plurality of optical components, as in the first and second embodiments.
  • the optical module 300 also has an effect that the number of parts is small and the assembly and miniaturization of the optical module are easy.
  • an alignment block for aligning the integrated optical waveguide 301 in the vertical direction of the drawing may be provided on the substrate 101. Further, by integrating the light source 102 in the integrated optical waveguide 301, the optical axis adjustment process can be further shortened and the optical module 300 can be downsized. Furthermore, the optical module 300 may include the integrated prism 204 described in the second embodiment instead of the integrated prism 104.
  • the minimum configuration of the second integrated prism includes a polarization rotation unit (141) and a polarization beam combining unit (145).
  • the polarization rotation unit (141) converts the polarization of the input first light into third light having a polarization orthogonal to the polarization of the input second light.
  • the polarization beam combiner (145) combines the second and third lights with polarization and outputs them as fourth light including the second and third lights.
  • the polarization rotation part (141) is formed on the outer surface of the prism.
  • the polarization beam combiner (145) is formed on the inner surface of the prism.
  • the above-described polarization rotating unit and polarization combining unit correspond to the half-wave plate 141 and the polarization combiner 145 in FIG. 4, respectively.
  • the problems in mounting the optical component can be reduced by integrating the optical component. That is, the effect of realizing an optical module that has a small number of parts and is easy to assemble and miniaturize can be obtained by an integrated prism that includes only the half-wave plate 141 and the polarization beam combiner 145 shown in FIG.
  • the number of modulators 110, 111, and 303 may be three or more. In that case, the reflectance of the reflecting mirror of the integrated prism or the number of branches of the branched optical waveguide may be adjusted according to the number of modulators. By mounting three or more modulators, it becomes possible to mix signal lights having different modulation methods.
  • the light source 102 may not be mounted on the substrate 101. By separating the light source 102 from the substrate 101, the influence of heat generation of the light source 102 on the modulators 110, 111, and 303 can be avoided.
  • the light source 102 and the integrated prism 103 may be connected by an optical fiber having a lens at the tip.
  • a lens connected to the tip of the optical fiber outputs collimated continuous light.
  • the optical components on the substrate 101 are assembled in advance using another light source and are connected to the light source 102 by the optical fiber when mounted on a package. In this modification, the light source 102 and other optical components can be assembled independently, so that the overall yield of the optical modules 100 and 200 including the light source is improved.
  • the light source 102 may be disposed outside the optical module 100, 200, or 300, and a semiconductor optical amplifier may be mounted on the substrate 101 instead of the light source 102. By mounting the semiconductor optical amplifier, the output of the light source 102 can be kept low.
  • the transmittance or reflectance of the reflection mirror or polarization beam combiner is exemplified as 5%, 50%, 95%, and 100%.
  • the transmittance and the reflectance of the reflection mirror and the polarization beam combiner may not exactly match these values.
  • the incident angle of the collimated light to the reflection mirror and the polarization beam combiner may not be exactly 45 degrees if an excessive loss of optical power is allowed.
  • the dimension and mounting position of each optical component may have an error within a range in which excess loss can be within an allowable range by adjusting the optical axis.
  • a polarization rotation unit formed on the outer surface of the prism that converts the polarization of the input first light into third light having a polarization orthogonal to the polarization of the input second light;
  • a polarization beam combining unit formed on the inner surface of the prism, which combines the polarizations of the second and third lights and outputs the fourth light including the second and third lights;
  • Integrated prism comprising.
  • the integrated prism includes a first branching unit, a second branching unit, and a third branching unit that branch and output a part of the second light, the third light, and the fourth light, respectively.
  • the integrated prism according to appendix 1 wherein one of the light beams provided on the inner surface of the prism and branched at the first to third branch portions is input to different light receiving elements.
  • the polarization beam combiner forms an angle of approximately 45 degrees with respect to the second and third lights
  • the first branch portion is a semi-transparent mirror that forms an angle of about 45 degrees with respect to the second light
  • the second branch part is a semi-transparent mirror that forms an angle of about 45 degrees with respect to the third light
  • the third branch portion is a translucent mirror that forms an angle of approximately 45 degrees with respect to the fourth light
  • the integrated prism according to appendix 2 wherein the first to third branch portions are formed on different surfaces of the prism constituting the integrated prism.
  • Appendix 4 The integrated prism according to appendix 3, wherein the polarization combining unit functions as the third branching unit by setting the reflectance and transmittance of each polarization of the polarization combining unit to predetermined values.
  • Appendix 5 Appendices 1 to 3, further comprising: an optical delay unit configured to set an amount of delay of the second light so that phases of the second light and the third light in the fourth light are matched with each other. 4.
  • the integrated prism according to any one of 4 above.
  • Appendix 6 A fourth branching section for branching the input light at a predetermined ratio; An optical modulator that modulates one of the input light and the other input light branched by the fourth branch unit, An integrated prism according to any one of appendices 1 to 5, The light modulator outputs light modulated from the one input light as the first light to the integrated prism, and outputs light modulated from the other input light as the second light to the integrated prism.
  • the optical module
  • the fourth branching unit branches the input light at the predetermined ratio to generate the one input light and the other input light, and the other input light is the one input light.
  • a total reflection mirror arranged to output in parallel, The light according to appendix 6, wherein the translucent mirror and the total reflection mirror that generate the one and the other input light are formed on different surfaces of a prism that forms an angle of approximately 45 degrees with respect to the input light. module.
  • the fourth branch portion, the optical modulator, and the integrated prism are disposed on a substrate having an alignment block, and are perpendicular to the optical axis of light incident on the optical modulator from the fourth branch portion.
  • the fourth branching unit is a branching optical waveguide that branches the input light at the predetermined ratio to generate the one input light and the other input light.
  • the fourth branching unit and the optical modulator The optical module according to appendix 6, wherein the optical module is integrated and integrated with the optical waveguide element.
  • Appendix 10 The optical module according to any one of appendices 6 to 9, further comprising a light source that generates the input light.
  • Appendix 11 An optical communication device in which the optical module according to any one of appendices 6 to 10 is incorporated.
  • (Appendix 12) Forming a polarization rotation unit on the outer surface of the prism for converting the polarization of the input first light into third light having a polarization orthogonal to the polarization of the input second light; Forming a polarization beam combining unit that combines the polarizations of the second and third lights and outputs the fourth light including the second and third lights on the inner surface of the prism; A method of constructing an integrated prism.
  • Optical module 101 Substrate 102, 901 Light source 103, 104, 204 Integrated prism 1031 50% reflecting mirror 1032, 201 100% reflecting mirror 105-109, 304 Lens 110, 111, 303, 903, 904, 9032, 9042 Modulator 112-114, 921-923 Monitor PD 120 Alignment block 1301 First prism 1302 Second prism 141, 905 1/2 wavelength plate 142 Optical delay plate 143 5% reflection mirror 144 95% reflection mirror 145, 245, 907, 9071 Polarization combiner 146 First 147 Second exit portion 148 Third exit portion 149 Fourth exit portion 150, 908 Optical fiber 301 Integrated optical waveguide 302 Branched optical waveguide 902, 911 to 913 Spectrometer 9021 50% reflecting prism 9022, 9072 100 % Reflecting prism 9031, 9033, 9041, 9043 Lens 906 Delay plate 931-933 5% reflecting prism

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Abstract

部品点数が少なく組立て及び小型化が容易な光モジュール及びその構成方法を実現するために、集積プリズムは、入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する、プリズムの外面に形成された偏波回転部と、第２及び第３の光の偏波を合成して第２及び第３の光を含む第４の光として出力する、プリズムの内面に形成された偏波合成部と、を備える。

Description

集積プリズム及び集積プリズムの構成方法
　本発明は集積プリズム及び集積プリズムの構成方法に関し、特に、複数の光学部品が一体化された光送信機で用いられる集積プリズム及び集積プリズムの構成方法に関する。
　偏波多重４値位相変調（dual polarization-quadrature phase shift keying、以下、「ＤＰ－ＱＰＳＫ変調」という。）は、多値位相変調デジタルコヒーレント伝送技術で利用される変調方式の一つである。ＤＰ－ＱＰＳＫ変調は、スペクトル利用効率が高いため、基幹通信の変調方式として広く採用されている。
　図１３は、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調が採用された一般的な光送信機９００のブロック図である。図１３では、光送信機９００の光学系に関連する部品のみが記載されている。
　光源９０１は、例えば半導体レーザである。光源９０１から出力された連続光は分光器９０２で２分岐される。分岐された連続光は変調器９０３及び９０４において位相変調され、信号光となる。変調器９０３から出力された信号光の偏波面は、１／２波長板（λ／２板）９０５によって９０度回転する。変調器９０４から出射された信号光は、１／２波長板９０５を通過する信号光と位相を合わせるための遅延板９０６を透過する。これらの信号光の偏波は偏波合成器９０７によって合成される。分光器９１３を透過した、合成された信号光は光ファイバ９０８と結合される。
　信号光の光強度をモニタするために、信号光の一部が分光器９１１～９１３によって反射されてモニタＰＤ（photo diode、受光素子）９２１～９２３と結合される。分光器９１１～９１３は、反射膜を備えたプリズムである。
　図１４は、光送信機９００の光学系を構成する光学部品の具体的な配置を示す図である。光送信機９００で用いられるプリズム及びレンズを含む光学部品は、光モジュール９９０を構成する。図１４に記載された光学部品はいずれも独立した部品であり、個別に実装される。
　図１３及び図１４において、同一の機能を持つ要素には同一の参照符号を付した。図１３及び図１４に記載された光学部品の対応は以下の通りである。分光器９０２は、５０％反射プリズム９０２１及び１００％反射プリズム９０２２を備える。変調器９０３は、レンズ９０３１及び９０３３、変調器９０３２を備える。変調器９０４は、レンズ９０４１及び９０４３、変調器９０４２を備える。５％反射プリズム９３１～９３３は、図１３の分光器９１１～９１３に対応する。図１３の偏波合成器９０７は、図１４の偏波合成器９０７１及び１００％反射プリズム９０７２を備える。プリズムを透過する光はいずれもコリメート光であり、レンズ９０３１、９０３３、９０４１及び９０４３は、コリメート光を変調器９０３２及び９０４２に結合させるように変換する。
　５０％反射プリズム９０２１には、図１３の光源９０１から連続光が入力される。連続光は、５０％反射プリズム９０２１で２分岐され、変調器９０３２及び９０４２で位相変調を受ける。５％反射プリズム９３１及び９３２は、変調器９０３２及び９０４２で変調されたそれぞれの信号光の光パワーの５％を反射してモニタＰＤ９２１及び９２２に導く。偏波合成器９０７１は、５％反射プリズム９３１及び９３２を透過した信号光を結合して、偏波多重光を生成する。５％反射プリズム９３３は、偏波多重された信号光の光パワーの５％を反射してモニタＰＤ９２３に導く。１００％反射プリズム９０２２及び９０７２は、光の向きを変えるために用いられる。５％反射プリズム９３３を透過した偏波多重光は、図１３の光ファイバ９０８と結合される。
　本発明に関連して、特許文献１及び２は、光フィルタとプリズムを備える光モジュールの構成を開示している。
特開２００５－２４９９６６号公報（［００３７］段落） 特開平０１－０５７２１４号公報（２ページ）
　図１４に示されるように、光モジュール９９０は、多数の光学部品を用いた微小光学（マイクロオプティクス）により実現されている。マイクロオプティクスが採用された光学系の過剰損失を低減するためには、個々の光学部品の光軸を精密に一致させる必要がある。例えば、５０％反射プリズム９０２１と１００％反射プリズム９０２２のそれぞれの実装の際には、両部品の角度ずれによる光軸ずれが光モジュール９９０の光損失に大きく影響する。
　図１５及び図１６は、プリズムの光軸調整手順を説明するための図である。図１５及び図１６では、第１のプリズム１３０１及び第２のプリズム１３０２を持つ光学系の光軸調整について説明する。図１５を参照すると、まず、第１のプリズム１３０１の光軸が、信号光の波長を検出可能なカメラを用いて調整される。第１のプリズム１３０１の位置が固定された後、図１６に示すように、第２のプリズム１３０２の光軸が、第１のプリズム１３０１及び第２のプリズム１３０２の反射光をカメラで観察して調整される。この手順は、例えば図１４に示した５０％反射プリズム９０２１及び１００％反射プリズム９０２２の調整に適用される。
　図１５及び図１６で説明したように、光モジュール９９０を構成する光学部品の組立ての際には、精密な光軸調整を光学部品毎に繰り返す必要がある。このため、光モジュール９９０において必要となる複雑な光軸調整は、光モジュール９９０の歩留りの低下と高コスト化の原因となっている。
　また、多くの光学部品が実装される際の、光学部品の間の物理的あるいは光学的な干渉を避けるために、光モジュール９９０には、搭載される光学部品の実装密度を高くすることが困難であるという課題がある。レンズやプリズムは、個々の寸法は小さい一方で、組立ての際に用いられるマニピュレーターの逃げスペースが部品毎に必要である。これは、光モジュール９９０の小型化を困難なものとする。そして、特許文献１、２は、部品点数が少なく組立て及び小型化が容易な光モジュールを実現するという課題を解決するための技術を開示していない。
　（発明の目的）
　本発明の目的は、部品点数が少なく組立て及び小型化が容易な光モジュールを実現するための技術を提供することにある。
　本発明の集積プリズムは、入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する、プリズムの外面に形成された偏波回転部と、前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する、前記プリズムの内面に形成された偏波合成部と、を備える。
　本発明の集積プリズムの構成方法は、入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する偏波回転部をプリズムの外面に形成し、前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する偏波合成部を、前記プリズムの内面に形成する、ことを特徴とする。
　本発明の集積プリズム及び集積プリズムの構成方法は、部品点数が少なく組立て及び小型化が容易な光モジュールを実現する。
第１の実施形態の光モジュール１００の構成を示すブロック図である。 光モジュール１００の具体的な構成を示す模式図である。 光モジュール１００のＡ－Ｂ部の断面図である。 集積プリズム１０４の構成を示す図である。 集積プリズム１０４の製造方法の一例を説明するための図である。 集積プリズム１０３の実装位置の調整方法を説明するための図である。 集積プリズム１０３のコリメート光の位置をカメラでモニタした場合の様子を説明するための図である。 集積プリズム１０３のコリメート光の位置をカメラでモニタした場合の様子を説明するための図である。 集積プリズム１０４の光軸調整方法を説明するための図である。 光モジュール１００の組立手順を示すフローチャートの例である。 第２の実施形態の光モジュール２００の構成を示す模式図である。 第３の実施形態の光モジュール３００の構成を示す模式図である。 ＤＰ－ＱＰＳＫ変調が採用された一般的な光送信機のブロック図である。 光送信機９００の光学系を構成する光学部品の具体的な配置を示す図である。 プリズムの調整手順を説明するための図である。 プリズムの調整手順を説明するための図である。
　本発明の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の光モジュール１００の構成を示すブロック図である。光モジュール１００は、光源１０２、集積プリズム１０３及び１０４、変調器１１０及び１１１、モニタＰＤ１１２～１１４を備える。光モジュール１００は、光源１０２から出力された連続光を変調器１１０及び１１１で変調して信号光を生成し、信号光を光ファイバ１５０に出力する。光源１０２及び光ファイバ１５０は光モジュール１００に含まれていなくてもよい。光モジュール１００のより具体的な構成について以下に説明する。なお、図１以降の各図面において信号に付された矢印は信号の方向の例を示すものであり、信号の方向を限定しない。
　図２は光モジュール１００の具体的な構成を示す模式図である。図３は光モジュール１００の図２のＡ－Ｂ部の断面図である。以降の図面において、既出の要素と同一の要素には同一の参照符号を付して、説明は省略した。
　光モジュール１００の基板１０１上に、集積プリズム１０３及び１０４を含む光学部品が配列される。基板１０１は光学部品が実装される基板である。基板１０１の上には光学部品の搭載位置を示すマーカ、変調器１１０及び１１１のための電気配線及び位置合わせブロック１２０が製造時に予め形成されている。ただし、図２にはマーカ及び電気配線は図示されていない。基板１０１には、高周波特性や加工精度に優れたセラミックス基板を用いることができる。基板１０１上に、光源１０２、集積プリズム１０３及び１０４、レンズ１０５～１０９、変調器１１０及び１１１、モニタＰＤ１１２～１１４が実装される。
　レンズ１０５～１０９は信号光の波長帯に対して透明なガラスで形成されたレンズである。レンズ１０５～１０９は非球面レンズでもよい。レンズ１０５～１０９は、各々の光学部品を透過する光を効率よく伝搬させるために用いられる。
　光モジュール１００内を伝搬する光の光軸は図２の破線で示される。光学部品の位置関係について、光軸に沿って詳しく説明する。光源１０２は例えば波長可変レーザである。光源１０２の直後に実装されたレンズ１０５は、出力された光をコリメート光に変換する。コリメート光は、直径５００μｍ程度の平行光である。
　集積プリズム１０３は、レンズ１０５から出射される連続光の光軸上に、マーカを用いて実装される。集積プリズム１０３の材料には、連続光の波長に対して透明な石英を用いることができる。集積プリズム１０３及び１０４の入出射面には、反射防止膜が形成される。集積プリズム１０３及び１０４の内部の反射面には、所定の反射率（例えば５％、５０％、１００％）を持つミラーが形成される。反射率がほぼ１００％であるミラーは全反射鏡とも呼ばれる。反射率が１００％未満であるミラーは、半透明鏡とも呼ばれる。ミラーは、例えば誘電体多層膜である。
　集積プリズム１０３は、透過率及び反射率が５０％である５０％反射ミラー１０３１と、反射率が１００％である１００％反射ミラー１０３２とを備える。５０％反射ミラー１０３１及び１００％反射ミラー１０３２は、レンズ１０５からの入射光に対して４５度の角をなして使用されるように、プリズムの面に形成される。５０％反射ミラー１０３１及び１００％反射ミラー１０３２が形成されたプリズムを貼り合わせることで、集積プリズム１０３が組み立てられる。集積プリズム１０４の構成は、図４を用いて後述する。
　集積プリズム１０３から出射されるコリメート光と変調器１１０及び１１１とを結合するために、レンズ１０６及び１０７が配置される。レンズ１０６及びレンズ１０７は、レンズ１０５と同じ部品であり、レンズ１０５とは逆向きに配置される。変調器１１０及び１１１は、連続光を変調して信号光を生成する。変調器１１０及び１１１として、小型で特性に優れるＩｎＰ（indium phosphide、燐化インジウム）光変調器を用いることができる。
　変調器１１０及び１１１は、図３に示されるように、予め基板１０１に形成された位置合わせブロック１２０に突き当てることで、基板１０１上に実装される。基板１０１上に実装された変調器１１０及び１１１の連続光の入力部の間隔は、集積プリズム１０３から出射される２本のコリメート光の間隔と等しい。
　変調器１１０及び１１１の後方（すなわち、信号光の出射側）にはレンズ１０８及び１０９が配置される。レンズ１０８及び１０９は、変調器１１０及び１１１から出射された信号光をコリメート光に変換する。レンズ１０８及び１０９に、レンズ１０５～１０７と同一の部品を使用することで、レンズの取り違えを防止できる。過剰損失が許容される場合には、レンズ１０５～１０９の筐体を基板１０１と接するように配置することで、レンズ１０５～１０９の、基板１０１の表面と垂直方向の光軸調整を省略してもよい。
　図２において、レンズ１０８及び１０９の後方には、集積プリズム１０４が配置される。図４は、集積プリズム１０４の構成を示す図である。集積プリズム１０４は、１／２波長板１４１、光遅延板１４２、５％反射ミラー１４３、９５％反射ミラー１４４、偏波合成器１４５がプリズムを用いて一体に集積された光学部品である。偏波合成器１４５は、入力されたＴＥ（transverse electric）光の５％を透過し、９５％を反射するとともに、入力されたＴＭ（transverse magnetic）光の５％を反射し、９５％を透過する。集積プリズム１０４が備える５％反射ミラー１４３、９５％反射ミラー１４４及び偏波合成器１４５として、誘電体多層膜が用いられてもよい。
　１／２波長板１４１及び光遅延板１４２へは、信号光が垂直に入射する。５％反射ミラー１４３、９５％反射ミラー１４４及び偏波合成器１４５は、レンズ１０８及び１０９から入射するコリメート光に対して４５度の角をなして使用されるように、プリズムの面に形成される。これらの反射ミラー及び偏波合成器１４５が表面に形成されたプリズムと、１／２波長板１４１及び光遅延板１４２とを貼り合わせることで、集積プリズム１０４が組み立てられる。１／２波長板１４１及び光遅延板１４２へ入射する信号光の光軸の間隔は、集積プリズム１０３から出射される２本の連続光の間隔及び変調器の１１０及び１１１から出射される信号光の光軸間隔と等しい。
　集積プリズム１０４から信号光が出射される出射部は４つある。図４において、第１の出射部１４６は変調器１１０の出力光パワーのモニタ出力であり、第２の出射部１４７は変調器１１１の出力光パワーのモニタ出力である。第３の出射部１４８は偏波合成後の信号光の光パワーのモニタ出力であり、第４の出射部１４９は偏波合成された信号光の出力である。図２に示されるように、３箇所のモニタ出力、すなわち第１～第３の出射部１４６、１４７、１４８の光軸上にはモニタＰＤ１１２、１１４、１１３が配置され、それぞれの光パワーを独立に測定できる。第４の出射部１４９の光軸上には、信号光を光ファイバ１５０に結合させるためのレンズが実装されてもよい。
　図５は、集積プリズム１０４の製造方法の一例を説明するための図である。図５に示すように、集積プリズム１０４は、図４に示した５％反射ミラー１４３、９５％反射ミラー１４４、偏波合成器１４５が挟み込まれた硝材から製造される。集積プリズム１０４は、貼り合わせられた硝材を図５に示す破線に沿って切断することで、特別な加工を必要とせず、一般的なプリズムとほぼ同様の手順で容易に製造される。
　次に、図２を参照して光モジュール１００の製造手順について説明する。まず、基板１０１上のマーカ（図示されない）に従って光源１０２が基板１０１上に搭載される。この時、設計上の光軸の位置と光源１０２の光軸の位置とが一致することが望ましい。しかし、光源１０２の光軸の位置は後に実装されるレンズ１０５によって補正できる。このため、光源１０２は設計値とのずれが１００μｍ以下程度の精度で実装できればよい。一般に、このような光モジュールで光学部品の実装に用いられる組立装置は１μｍ以下の実装精度を有する。従って、光源１０２は充分な精度で実装できる。
　続いてレンズ１０５が実装される。レンズ１０５は、光源１０２が出力する連続光をコリメート光に変換する。レンズ１０５の光軸調整の際には、光源１０２からの出射光を検知できるカメラ（例えば、赤外カメラ）が光軸上に配置される。カメラを光軸方向に移動させても連続光の位置とコリメート光のビーム径が変化しないような位置にレンズを調整することで、光源１０２に対するレンズ１０５の位置が決定される。その後、レンズ１０５は紫外線硬化樹脂等によって基板１０１上に接着固定される。
　次に集積プリズム１０３の実装について説明する。図６は、集積プリズム１０３の実装位置の調整方法を説明するための図である。まず、集積プリズム１０３は、基板１０１上に形成されたマーカに合わせて位置合わせされる。レンズ１０５から出射される光はコリメート光であるため、集積プリズム１０３の位置が図６の左右方向に多少ずれた場合でも、連続光の光パワーの過剰損失は大きく増加しない。しかし、集積プリズム１０３の位置が図６の上下方向に大きくずれた場合には、コリメート光に「けられ」が発生し、そのため信号光の光パワーに過剰損失が生じる恐れがある。また、集積プリズム１０３が、設計上の位置に対して回転して実装された場合には、角度ずれにより、集積プリズム１０３と変調器１１０及び１１１との結合に過剰損失が発生する。
　このため、図６に示されるように、集積プリズム１０３からの出射光を、出射光を検出可能なカメラを用いて観察することで、集積プリズム１０３の実装位置が調整される。最初に、集積プリズム１０３の回転方向の位置決めが行われる。具体的には、カメラを集積プリズム１０３からの出射光と平行な方向に動かしても出射光のスポット位置が変化しないように集積プリズム１０３の位置が調整される。これにより、集積プリズム１０３の角度（回転方向）が正確に決定される。
　次に、集積プリズム１０３の、図６の上下方向の位置決めが行われる。図７及び図８は、集積プリズム１０３から出射されるコリメート光の位置をカメラでモニタした様子を説明するための図である。図７及び図８の左側は集積プリズム１０３の上面図であり、コリメート光の光軸は矢印の付いた一点鎖線で示される。図７及び図８の右側には、集積プリズム１０３を出力側からカメラで観察した場合のコリメート光の断面が模式的に丸印で示される。集積プリズム１０３の図面の上下方向の位置は、図７に示すようにプリズムに挟み込まれた反射膜の中央にコリメート光が入射するように調整される。
　図８は、集積プリズム１０３が、正しい位置よりも図面の下方にある場合を示す。５０％反射ミラー１０３１と及び１００％反射ミラー１０３２は互いに平行に位置する。このため、図７と比較して図面の上下方向に集積プリズム１０３の位置ずれが生じている場合には、出射される２つのコリメート光は図８に示すように同一の方向に移動する。従って、集積プリズム１０３の位置調整は、集積プリズム１０３から出射される２本のコリメート光の一方に対してのみ行えばよい。この調整により図７の上下方向の光軸の位置を、設計値とのずれが５０μｍ以下となるように正確に調整できる。
　次に変調器１１０及び１１１を予め基板１０１上に搭載された位置合わせブロック１２０に突き当てて実装する。そのため変調器１１０及び１１１は精密な光軸調整を必要とせずに所定の位置に実装される。
　レンズ１０６～１０９を用いた光軸調整が行われるため、変調器１１０及び１１１の光軸調整の際には、光変調器の図面の左右方向の位置に大きい精度は求められない。しかし、変調器１１０及び１１１の図面の上下方向の位置ずれは、変調器１１０及び１１１に入射する連続光の光パワーの過剰損失に影響を与える場合がある。また、変調器１１０及び１１１の角度ずれが変調器１１０及び１１１のＮＡ（numerical aperture、開口率）の範囲内であれば光パワーの過剰損失は大きく増加しない。そして、変調器１１０及び１１１のそれぞれにおいて、連続光の入射点と信号等の出射点との間に図面の上下方向の位置ずれがなければ、変調器１１０及び１１１の角度ずれは生じていない。
　従って、変調器１１０及び１１１の位置ずれ及び角度ずれによる過剰損失を低減するためには、変調器１１０及び１１１の図面の上下方向の位置ずれを抑制することが重要である。本実施形態においては、変調器１１０及び１１１の図面の上下方向の実装精度は、位置合わせブロック１２０によって充分な精度を持つ。このため、集積プリズム１０３の位置ずれが、変調器１１０及び１１１の前方（連続光の入射側）の光軸ずれの主たる要因となる。しかし、上述のように集積プリズム１０３の実装精度は５０μｍ程度であり、さらに、１００μｍ程度の集積プリズム１０３の位置ずれは、次のレンズ実装工程で補正できる。このため、本実施形態においては、集積プリズム１０３と、変調器１１０及び１１１とは、光学的に低損失で結合される。
　変調器１１０及び１１１の実装後に、変調器１１０及び１１１の前後のレンズ１０６～１０９が実装される。初めに変調器１１０及び１１１の入射側のレンズ１０６及び１０７が実装される。レンズ１０６及び１０７は、光源１０２からの連続光の光パワーが変調器１１０及び１１１に最も強く結合される位置に調整される。このため、レンズ１０６及び１０７の光軸調整の際には、変調器１１０及び１１１から出射される光の光パワーを、変調器１１０及び１１１の出力側にＰＤを仮に配置して測定してもよい。あるいは、変調器１１０及び１１１が導波路内の光パワーをモニタする機能を備える場合には、その機能を利用してもよい。レンズ１０６及び１０７は、変調器１１０及び１１１に対する結合効率が最も高い位置で、例えば紫外線硬化樹脂によって接着固定される。
　レンズ１０６及び１０７の位置を調整することで集積プリズム１０３から出射された連続光と変調器１１０及び１１１との間の光軸ずれが補正される。集積プリズム１０３から出射された連続光と、変調器１１０及び１１１との間の光軸のずれが１００μｍ程度以下であれば、過剰損失が充分に低い状態で、光源１０２からの連続光を変調器１１０及び１１１に結合させることができる。
　レンズ１０８及び１０９は、変調器１１０及び１１１から出力された信号光をコリメート光に変換して、それぞれを集積プリズム１０４が備える１／２波長板１４１及び光遅延板１４２に入射させる。レンズ１０８及び１０９は、光源１０２の直後のレンズ１０５と同様の手順によりカメラを用いてコリメート光をモニタすることによって位置決めされ、紫外線硬化樹脂により基板１０１上に接着固定される。
　続いて、集積プリズム１０４の調整方法について説明する。図９は、集積プリズム１０４の光軸調整方法を説明するための図である。変調器１１１からの出射光は、光遅延板１４２を透過した後、９５％反射ミラー１４４及び偏波合成器１４５で反射される。その結果、変調器１１１の出射光の光軸は平行移動する。一方、変調器１１０の出射光は、集積プリズム１０４においてスネルの法則によりわずかに平行移動するが、実質的にはほとんど移動しない。そこで、図９に示すように、変調器１１１からのみ信号光を出射させ、この信号光を赤外カメラによってモニタすることで、集積プリズム１０４の角度調整を行うことができる。集積プリズム１０４に入射する２本のコリメート光の相対的な位置関係は、図７及び図８に示した集積プリズム１０３から出射される２本のコリメート光と同様に考えることができる。このため、集積プリズム１０４においても、集積プリズム１０３の光軸調整と同様に、カメラを用いてコリメート光をモニタすることで平面内の光軸調整が可能である。
　なお、レンズ１０８及び１０９で生成されるコリメート光の直径はモニタＰＤ１１２～１１４の受光径に対して充分に大きい。このため、モニタＰＤ１１２～１１４の実装位置には高い精度は必要とされない。従って、モニタＰＤ１１２～１１４の実装は比較的容易である。
　図１０は、以上に説明した本実施形態の光モジュール１００の組立手順を示すフローチャートの例である。図１０のステップＳ１１では、基板１０１上のマーカに従って光源１０２が基板１０１上に搭載される。ステップＳ１２では、カメラを用いてレンズ１０５の位置が調整される。ステップＳ１３では、カメラを用いて集積プリズム１０３の位置が調整される。ステップＳ１４では、変調器１１０及び１１１が位置合わせブロック１２０に突き当てられる。ステップＳ１５では、変調器１１０及び１１１への入射光の強度をモニタすることでレンズ１０６及び１０７の位置が調整される。ステップＳ１６では、カメラを用いてレンズ１０８及び１０９の位置が調整される。カメラを用いてステップＳ１７では、集積プリズム１０４の位置が調整される。ステップＳ１８では、モニタＰＤ１１２～１１４が実装される。
　このように基板１０１上に構成された光モジュール１００は、筐体に収められる。集積プリズム１０４は、偏波合成された信号光を出力する。偏波合成された信号光を光ファイバ１５０に結合するように接続することで、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調が用いられる光通信装置に光モジュール１００を組み込むことができる。
　（光モジュールの機能）
　第１の実施形態の光モジュール１００の機能について図２を参照して説明する。光源１０２から出射された連続光はレンズ１０５によりコリメート光に変換され、集積プリズム１０３に入射する。集積プリズム１０３が備える５０％反射ミラー１０３１と１００％反射ミラー１０３２とは、レンズ１０５により生成されたコリメート光に対して４５度の角度をなす。５０％反射ミラー１０３１と１００％反射ミラー１０３２とを組み合わせることにより、レンズ１０５で生成されたコリメート光は、ほぼ等しい光パワーを持つ平行な２本のコリメート光に分岐される。分岐された２本のコリメート光はレンズ１０６及び１０７で集光され、それぞれ変調器１１０及び１１１と結合する。変調器１１０及び１１１は光モジュール１００の外部に実装された、図示されないドライバ回路からの電気信号によって駆動される。変調器１１０及び１１１は、レンズ１０６及び１０７から入射した連続光に対して位相変調を行い、２つの信号光を生成する。変調器１１０及び１１１は、それぞれ異なる電気信号により連続光をＱＰＳＫ変調してもよい。ただし、変調器１１０及び１１１の変調方式はＱＰＳＫに限定されない。変調器１１０及び１１１が生成した信号光は、それぞれレンズ１０８及び１０９によって再びコリメート光に変換され、集積プリズム１０４へ出力される。
　変調器１１０から出射された信号光の偏波は、集積プリズム１０４が備える１／２波長板１４１により９０度回転する。光源１０２からは、ＴＥ（transverse electric）モードでの連続光が出力される。このため、１／２波長板１４１に入射したＴＥモードの信号光は、偏波回転によってＴＭ（transverse magnetic）モードの信号光となる。ＴＭモードとなった信号光は５％反射ミラー１４３によって光パワーの５％が第１の出射部１４６から出射されてモニタＰＤ１１２と結合し、光パワーの９５％は５％反射ミラー１４３を透過して偏波合成器１４５に入射する。
　一方、変調器１１１から出射された信号光は、集積プリズム１０４が備える光遅延板１４２によって遅延量が調整される。光遅延板１４２の遅延量は、変調器１１０から出射された信号光の位相と変調器１１１から出射された信号光の位相とが、偏波合成器１４５の出力において一致するように設定される。位相が調整された信号光は、９５％反射ミラー１４４によって光パワーの５％が第２の出射部１４７から出射されてモニタＰＤ１１４と結合し、光パワーの９５％は偏波合成器１４５へ到達する。
　偏波合成器１４５はＴＭモードの光パワーの９５％を透過し、５％を反射する。また、偏波合成器１４５はＴＥモードの光パワーの５％を透過し、９５％を反射する。従って、偏波合成器１４５において、１／２波長板１４１を透過したＴＭモードの信号光の光パワーの９５％と、光遅延板１４２を透過したＴＥモードの信号光の光パワーの９５％の光とが合波される。合波された光は、第４の出射部１４９から光モジュール１００の外部へ出力される。この光は、光ファイバと結合される。ＴＥモードの信号光の位相は光遅延板１４２によって調整されているため、ＴＥモードの信号光とＴＭモードの信号光との位相は一致している。また、偏波合成器１４５で合波された信号光の光パワーの５％は、合波された信号光の光パワーをモニタするために第３の出射部１４８からモニタＰＤ１１３へ出力される。このようにして、光モジュール１００は、ＤＰ－ＱＰＳＫ変調された信号光を生成できる。
　以上説明したように、第１の実施形態の光モジュール１００は、変調器１１０及び１１１の前後に配置されたプリズムをそれぞれ１つに集約することにより、光軸調整に必要な手順を大幅に減らすことができる。変調器１１０及び１１１の入力側では１個の集積プリズム１０３の調整を行うだけで、プリズムで分岐される２本のコリメート光の光軸調整を同時に実施できる。変調器１１０及び１１１の出力側も同様に、１個の集積プリズム１０４を調整することで、変調器１１０及び１１１から出射される信号光から変換された２本のコリメート光の光軸調整を同時に実施できる。その結果、光モジュールの組立工数は大幅に低減される。さらに、光学部品を集積プリズム１０３及び１０４として集積化することで、光モジュール１００を構成する部品点数を減らすことができるため、光学部品の実装時に必要なクリアランスを低減でき、光モジュールの小型化を実現できる。
　すなわち、第１の実施形態の光モジュール１００は、組立てが容易であるという効果を奏する。その理由は、一般的な光モジュールでは多数のプリズム毎に光軸調整が必要であったのに対して、光モジュール１００は、集積プリズム単位の光軸調整により、光軸調整の工程が短縮できるからである。
　また、光モジュール１００は、調整が必要な光軸が一方向のみであるため、１台のカメラを方向を変えることなく光軸調整に使用することで、生産設備が簡略化されるという効果も奏する。
　さらに、第１の実施形態の光モジュール１００は、部品点数が少なく、小型化も容易であるという効果を奏する。
　その理由は、反射ミラーや偏波合成器を集積化した集積プリズムを光学部品として用いているからである。そして、集積プリズム１０３及び１０４を用いることで、組立て装置の逃げや光軸調整時のクリアランスの確保、あるいは、プリズム固定時の接着剤の流出の懸念といった、複数の光学部品を実装する際の課題が低減される。例えば、第１の実施形態の光モジュール１００は、光学部品の間隔をコリメート光の直径程度まで近づけることも可能となる。
　（第１の実施形態の変形例）
　部品点数が少なく組立て及び小型化が容易であるという第１の実施形態の効果は、以下に記載する第１の実施形態の光モジュール１００の変形例によっても得られる。図１及び図２を参照し、光モジュール１００の変形例に関連する要素の参照番号を括弧内に示して説明する。光モジュールの変形例は、分岐部（１０３）と、光変調器（１１０及び１１１）と、集積プリズム（１０４）と、を備える。
　分岐部（１０３）は、半透明鏡（１０３１）及び全反射鏡（１０３２）を備える。半透明鏡（１０３１）は、入力光を所定の比率で分岐させ、一方の入力光を出力する。全反射鏡（１０３２）は、半透明鏡（１０３１）で分岐された他方の入力光が、半透明鏡（１０３１）から出力された一方の入力光と平行に出力されるように配置される。全反射鏡（１０３２）は、入射した光をほぼ全て反射する。
　光変調器（１１０及び１１１）は、分岐部（１０３）から入射された一方及び他方の入力光をそれぞれ変調して、第１の光及び第２の光を生成して出力する。
　集積プリズム（１０４）は、偏波回転部（１４１）及び偏波合成部（１４５）を備える。偏波回転部（１４１）は、一方の入力光に対応する第１の光の偏波を、他方の入力光に対応する第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する。偏波回転部（１４１）は、プリズムの外面に形成される。偏波合成部（１４５）は、第２及び第３の光を偏波合成して第４の光として出力する。偏波合成部（１４５）は、プリズムの貼り合わせ面（すなわち、プリズムの内面）に形成される。
　このような構成を備える光モジュールでは、分岐部及び集積プリズムを単位とする光軸調整により、光軸調整の工程が短縮される。また、光モジュール１００の上述の変形例は、反射鏡や偏波合成器を集積化した分岐部や集積プリズムを用いることで、複数の光学部品やプリズムを実装する際の課題が軽減される。その結果、光モジュール１００の上述の変形例は、部品点数が少なく組立て及び小型化が容易であるという効果を奏する。
　（第２の実施形態）
　図１１は、本発明の第２の実施形態の光モジュール２００の構成を示す模式図である。光モジュール２００の、第１の実施形態の光モジュール１００との相違は、１００％反射ミラー２０１を備えることと、集積プリズム１０４に代えて集積プリズム２０４を備えることである。集積プリズム２０４は、偏波合成器２４５の仕様が異なること以外は集積プリズム１０４と同様の構成を備える。光モジュール２００のそれ以外の構成は、光モジュール１００と同様である。図１０において、図２と同一の要素には同一の参照符号を付して、説明は省略する。
　図１１は、光源１０２からの出射光の光軸と変調器１１０を通過する光の光軸が同一軸上にない構成を示す。図１１に示す光モジュール２００では、光源１０２から出射された連続光は、１００％反射ミラー２０１で反射され、集積プリズム１０３へは図２とは異なる方向から入射される。また、本実施形態の集積プリズム１０４で用いられる偏波合成器２４５は、ＴＥモードの光パワーの９５％を透過し、５％を反射する。また、偏波合成器２４５は、ＴＭモードの光パワーの５％を透過し、９５％を反射する。その結果、光モジュール１００とは異なり、光モジュール２００からは、図面の上方に信号光の光パワーの９５％が出力される。
　このような構成を備える第２の実施形態の光モジュール２００は、第１の実施形態の光モジュール１００と同様に、組立て及び小型化が容易であるという効果を奏する。さらに、光モジュール２００は、連続光及び信号光の光路を変更することにより、光モジュール２００の、変調器１１０及び１１１の光軸と平行な方向（図１１の左右方向）の寸法を抑えることが可能となる。
　また、偏波合成器２４５に代えて第１の実施形態の光モジュールと同様の仕様の偏波合成器１４５を用い、１／２波長板１４１と光遅延板１４２との位置を入れ替えても、集積プリズム２０４は同様の動作を行うことができる。
　（第３の実施形態）
　図１２は、本発明の第３の実施形態の光モジュール３００の構成を示す模式図である。光モジュール３００の、図２に示した第１の実施形態の光モジュール１００との相違は、集積プリズム１０３、変調器１１０及び１１１に相当する機能が、１チップの集積光導波路３０１によって実現されている点である。図１２において、第１の実施形態の光モジュール１００と共通の要素には同一の参照符号及び名称を付して、説明は省略する。
　集積光導波路３０１は、分岐光導波路３０２及び変調器３０３を備える。レンズ３０４は、光源１０２から出射された連続光を、分岐光導波路３０２と結合させる。レンズ３０４の光軸調整は、変調器３０３のそれぞれの出力側から出射される光パワーが最大かつ均等になることを目標に行われる。分岐光導波路３０２は、入力された連続光を、所定の比率（たとえば１：１の光パワー比）で２分岐させる。分岐光導波路３０２で２分岐された光は、変調器３０３に入力される。変調器３０３は、並列に配置された２台の光変調器である。変調器３０３の材料には、例えばＩｎＰが用いられる。しかし、分岐光導波路３０２を含め、集積光導波路３０１の材料は限定されない。変調器３０３は、分岐光導波路３０２で分岐された光をそれぞれ独立に変調して、集積プリズム１０４に出力する。変調器３０３の変調方式は、例えばＱＰＳＫであるがこれには限定されない。
　このような構成を備える光モジュール３００は、分岐光導波路３０２及び変調器３０３が一体化されて、１チップの集積光導波路３０１として形成されている。このため、光モジュール３００では、第１の実施形態の光モジュール１００における集積プリズム１０３、レンズ１０６及び１０７の光軸調整が不要となる。
　加えて、光モジュール３００は、第１の実施形態の光モジュール１００と比較して、光軸調整の工程がさらに短縮される。その理由は、連続光を分岐する分岐光導波路３０２と変調器３０３とが集積化されているからである。また、光モジュール３００は、光学部品の集積化により、第１及び第２の実施形態と同様に、複数の光学部品を実装する際の課題も軽減される。その結果、光モジュール３００も、部品点数が少なく光モジュールの組立て及び小型化が容易であるという効果を奏する。
　なお、集積光導波路３０１の図面の上下方向の位置合わせを行うための位置合わせブロックが、基板１０１上に設けられてもよい。また、光源１０２をも集積光導波路３０１に集積することで、さらなる光軸調整の工程の短縮や光モジュール３００の小型化が可能である。さらに、光モジュール３００は、集積プリズム１０４に代えて、第２の実施形態で説明した集積プリズム２０４を備えてもよい。
　（第４の実施形態）
　第４の実施形態として、第２の集積プリズムの最小構成について説明する。図４の対応する参照符号を括弧内に示す。最小構成の第２の集積プリズムは、偏波回転部（１４１）と、偏波合成部（１４５）とを備える。偏波回転部（１４１）は、入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する。偏波合成部（１４５）は、第２及び第３の光を偏波合成して、第２及び第３の光を含む第４の光として出力する。偏波回転部（１４１）は、プリズムの外面に形成される。偏波合成部（１４５）は、プリズムの内面に形成される。
　上述した偏波回転部及び偏波合成部は、それぞれ、図４の１／２波長板１４１及び偏波合成器１４５に対応する。このような１／２波長板１４１及び偏波合成器１４５のみを備える最小構成の集積プリズムによっても、光学部品の一体化により、光学部品を実装する際の課題が軽減される。すなわち、部品点数が少なく組立て及び小型化が容易な光モジュールを実現するという効果は、図４に示す１／２波長板１４１及び偏波合成器１４５のみを備える集積プリズムによっても得られる。
　（各実施形態の他の変形例）
　以下は、各実施形態の光モジュールあるいは集積プリズムの構成に応じて適用可能な変形例である。
　変調器１１０、１１１及び３０３の数は３個以上であってもよい。その場合には集積プリズムの反射ミラーの反射率あるいは分岐光導波路の分岐数等を変調器の数に合わせて調整すればよい。３つ以上の変調器を搭載することで、変調方式が異なる信号光を混在させることが可能となる。
　光源１０２は基板１０１上に実装されなくともよい。光源１０２を基板１０１と分離することで、変調器１１０、１１１及び３０３に対する光源１０２の発熱の影響を回避できる。
　光源１０２と集積プリズム１０３とは、先端にレンズを備える光ファイバで接続されていてもよい。光ファイバの先に接続されたレンズは、コリメートされた連続光を出力する。基板１０１上の光学部品は、予め別の光源を用いて組み立てられ、パッケージに搭載された時に、当該光ファイバによって光源１０２と接続される。本変形例では、光源１０２とそれ以外の光学部品とを独立して組み立てることができるので、光源を含む光モジュール１００及び２００の総合的な歩留りが向上する。
　さらに、光源１０２を光モジュール１００、２００又は３００の外部に配置し、基板１０１上に光源１０２の代わりに半導体光増幅器を実装してもよい。半導体光増幅器を実装することで、光源１０２の出力を低く抑えることができる。
　各実施形態では、反射ミラーあるいは偏波合成器の透過率あるいは反射率を、５％、５０％、９５％、１００％と例示した。しかし、各実施形態の光モジュールの動作上許容されれば、反射ミラー及び偏波合成器の透過率及び反射率は正確にこれらの値に一致していなくともよい。また、反射ミラー及び偏波合成器へのコリメート光の入射角も、光パワーの過剰損失が許容されれば正確に４５度でなくともよい。さらに、各光学部品の寸法や実装位置には、光軸調整により過剰損失を許容範囲内に収めることができる範囲の誤差があってもよい。
　なお、本発明の実施形態は以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限定されない。
　（付記１）
　入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する、プリズムの外面に形成された偏波回転部と、
　前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する、前記プリズムの内面に形成された偏波合成部と、
を備える集積プリズム。
　（付記２）
　前記集積プリズムは、前記第２の光、前記第３の光及び前記第４の光の一部をそれぞれ分岐して出力する第１の分岐部、第２の分岐部及び第３の分岐部を前記プリズムの内面に備え、前記第１乃至第３の分岐部で分岐された光の一方は、それぞれ異なる受光素子に入力される、付記１に記載された集積プリズム。
　（付記３）
　前記偏波合成部は、前記第２及び第３の光に対して略４５度の角をなし、
　前記第１の分岐部は前記第２の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
　前記第２の分岐部は前記第３の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
　前記第３の分岐部は前記第４の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
　前記第１乃至第３の分岐部は、前記集積プリズムを構成する前記プリズムのそれぞれ異なる面に形成される、付記２に記載された集積プリズム。
　（付記４）
　前記偏波合成部の偏波毎の反射率及び透過率を所定の値に設定することで、前記偏波合成部を前記第３の分岐部として機能させる、付記３に記載された集積プリズム。
　（付記５）
　前記第４の光において前記第２の光と前記第３の光との位相が一致するように前記第２の光の遅延量を設定する光遅延部を前記プリズムの外面に備える、付記１乃至４のいずれかに記載された集積プリズム。
　（付記６）
　入力光を所定の比率で分岐させる第４の分岐部と、
　前記第４の分岐部で分岐された一方の前記入力光及び他方の前記入力光をそれぞれ変調する光変調器と、
　付記１乃至５のいずれかに記載された集積プリズムと、を備え、
　前記光変調器は、前記一方の入力光を変調した光を前記第１の光として前記集積プリズムへ出力し、前記他方の入力光を変調した光を前記第２の光として前記集積プリズムへ出力する、光モジュール。
　（付記７）
　前記第４の分岐部は、前記入力光を前記所定の比率で分岐させ前記一方の入力光及び前記他方の入力光を生成する半透明鏡と、前記他方の入力光が前記一方の入力光と平行に出力されるように配置された全反射鏡と、を備え、
　前記一方及び他方の入力光を生成する半透明鏡及び前記全反射鏡は、前記入力光に対して略４５度の角をなすプリズムのそれぞれ異なる面に形成される、付記６に記載された光モジュール。
　（付記８）
　前記第４の分岐部、前記光変調器及び前記集積プリズムは、位置合わせブロックを備える基板上に配置され、前記第４の分岐部から前記光変調器へ入射する光の光軸と垂直な方向に対する前記光変調器の位置は、前記光変調器を前記位置合わせブロックと接するように定められる、付記６又は７に記載された光モジュール。
　（付記９）
　前記第４の分岐部は、前記入力光を前記所定の比率で分岐させ前記一方の入力光及び前記他方の入力光を生成する分岐光導波路であり、前記第４の分岐部と前記光変調器とが光導波路素子に一体化されて集積されていることを特徴とする、付記６に記載された光モジュール。
　（付記１０）
　前記入力光を生成する光源をさらに備える、付記６乃至９のいずれかに記載された光モジュール。
　（付記１１）
　付記６乃至１０のいずれかに記載された光モジュールが組み込まれた光通信装置。
　（付記１２）
　入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する偏波回転部をプリズムの外面に形成し、
　前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する偏波合成部を、前記プリズムの内面に形成する、
ことを特徴とする集積プリズムの構成方法。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１５年２月２５日に出願された日本出願特願２０１５－０３４８０８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１００、２００、３００　　光モジュール
　１０１　　基板
　１０２、９０１　　光源
　１０３、１０４、２０４　　集積プリズム
　１０３１　　５０％反射ミラー
　１０３２、２０１　　１００％反射ミラー
　１０５～１０９、３０４　　レンズ
　１１０、１１１、３０３、９０３、９０４、９０３２、９０４２　　変調器
　１１２～１１４、９２１～９２３　　モニタＰＤ
　１２０　　位置合わせブロック
　１３０１　　第１のプリズム
　１３０２　　第２のプリズム
　１４１、９０５　　１／２波長板
　１４２　　光遅延板
　１４３　　５％反射ミラー
　１４４　　９５％反射ミラー
　１４５、２４５、９０７、９０７１　　偏波合成器
　１４６　　第１の出射部
　１４７　　第２の出射部
　１４８　　第３の出射部
　１４９　　第４の出射部
　１５０、９０８　　光ファイバ
　３０１　　集積光導波路
　３０２　　分岐光導波路
　９０２、９１１～９１３　　分光器
　９０２１　　５０％反射プリズム
　９０２２、９０７２　　１００％反射プリズム
　９０３１、９０３３、９０４１、９０４３　　レンズ
　９０６　　遅延板
　９３１～９３３　　５％反射プリズム

Claims (10)

  1. 　入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する、プリズムの外面に形成された偏波回転部と、
    　前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する、前記プリズムの内面に形成された偏波合成部と、
    を備える集積プリズム。
  2. 　前記集積プリズムは、前記第２の光、前記第３の光及び前記第４の光の一部をそれぞれ分岐して出力する第１の分岐部、第２の分岐部及び第３の分岐部を前記プリズムの内面に備え、前記第１乃至第３の分岐部で分岐された光の一方は、それぞれ異なる受光素子に入力される、請求項１に記載された集積プリズム。
  3. 　前記偏波合成部は、前記第２及び第３の光に対して略４５度の角をなし、
    　前記第１の分岐部は前記第２の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
    　前記第２の分岐部は前記第３の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
    　前記第３の分岐部は前記第４の光に対して略４５度の角をなす半透明鏡であり、
    　前記第１乃至第３の分岐部は、前記集積プリズムを構成する前記プリズムのそれぞれ異なる面に形成される、請求項２に記載された集積プリズム。
  4. 　前記偏波合成部の偏波毎の反射率及び透過率を所定の値に設定することで、前記偏波合成部を前記第３の分岐部として機能させる、請求項３に記載された集積プリズム。
  5. 　前記第４の光において前記第２の光と前記第３の光との位相が一致するように前記第２の光の遅延量を設定する光遅延部を前記プリズムの外面に備える、請求項１乃至４のいずれかに記載された集積プリズム。
  6. 　入力光を所定の比率で分岐させる第４の分岐部と、
    　前記第４の分岐部で分岐された一方の前記入力光及び他方の前記入力光をそれぞれ変調する光変調器と、
    　請求項１乃至５のいずれかに記載された集積プリズムと、を備え、
    　前記光変調器は、前記一方の入力光を変調した光を前記第１の光として前記集積プリズムへ出力し、前記他方の入力光を変調した光を前記第２の光として前記集積プリズムへ出力する、光モジュール。
  7. 　前記第４の分岐部は、前記入力光を前記所定の比率で分岐させ前記一方の入力光及び前記他方の入力光を生成する半透明鏡と、前記他方の入力光が前記一方の入力光と平行に出力されるように配置された全反射鏡と、を備え、
    　前記一方及び他方の入力光を生成する半透明鏡及び前記全反射鏡は、前記入力光に対して略４５度の角をなすプリズムのそれぞれ異なる面に形成される、請求項６に記載された光モジュール。
  8. 　前記第４の分岐部、前記光変調器及び前記集積プリズムは、位置合わせブロックを備える基板上に配置され、前記第４の分岐部から前記光変調器へ入射する光の光軸と垂直な方向に対する前記光変調器の位置は、前記光変調器を前記位置合わせブロックと接するように定められる、請求項６又は７に記載された光モジュール。
  9. 　前記第４の分岐部は、前記入力光を前記所定の比率で分岐させ前記一方の入力光及び前記他方の入力光を生成する分岐光導波路であり、前記第４の分岐部と前記光変調器とが光導波路素子に一体化されて集積されていることを特徴とする、請求項６に記載された光モジュール。
  10. 　入力される第１の光の偏波を、入力される第２の光の偏波と直交する偏波を持つ第３の光に変換する偏波回転部をプリズムの外面に形成し、
    　前記第２及び第３の光の偏波を合成して前記第２及び第３の光を含む第４の光として出力する偏波合成部を、前記プリズムの内面に形成する、
    ことを特徴とする集積プリズムの構成方法。
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