WO2019176210A1 - 光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法 - Google Patents

光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法 Download PDF

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incident
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杉本　宝
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日本電気株式会社
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G—PHYSICS
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30

Definitions

  • the present invention relates to an optical path adjustment block, an optical module, and an optical module manufacturing method.
  • Patent Documents 1 and 2 describe an optical module and an optical module manufacturing method.
  • the optical axis of the emitted light is translated by adjusting the angle of the optical axis of the incident light with respect to the block having a rectangular parallelepiped or parallelepiped shape.
  • the signal light emitted from the element is converted into parallel light by a microlens. Then, the converted parallel light is coupled to a passive optical device such as a prism or a beam combiner, or an optical element having a function such as an external modulator or a second harmonic generator to realize these functions.
  • a passive optical device such as a prism or a beam combiner, or an optical element having a function such as an external modulator or a second harmonic generator to realize these functions.
  • Such a parallel light circuit is characterized by a very wide tolerance for the positional deviation of the signal light and a very sensitive angle. For example, in a modulator module in which a laser and a Mach-Zehnder modulator are combined, a positional deviation between the laser and the modulator of several tens [ ⁇ m] is allowed. However, the coupling efficiency becomes less than half even if the optical axis angular deviation is only 0.1 [°].
  • the lens that adjusts the emitted light from the laser end face to parallel light is adjusted first.
  • the second lens is adjusted so that the parallel light is condensed on the end face of the modulator. It is necessary to adjust in this way.
  • optical communication modules are also required to be small and highly functional, and the number of optical components mounted in the modules is increasing. For this reason, such a method of sequentially mounting a plurality of optical elements not only takes time for production, but also has a problem that a loss when a defect occurs in a later process is very large.
  • An object of the present disclosure is to provide an optical path adjustment block, an optical module, and an optical module manufacturing method capable of improving productivity in view of the above-described problems.
  • An optical path adjustment block includes a first incident surface on which light is incident and a first emission surface that is a back surface of the first incident surface, and an incident-side transparent member that transmits at least part of the light.
  • An emission-side transparent member that has a second emission surface from which the light is emitted and a second incident surface that is the back surface of the second emission surface, and that transmits at least a portion of the light; the first emission surface;
  • a gel that is filled between two incident surfaces, transmits at least part of the light, and has a refractive index larger than that of air, and the inclination of the second emitting surface with respect to the first incident surface is variable.
  • An optical module is fixed to a main board and emits light, a light source unit fixed to the main board, a light receiving unit that receives the light, and fixed to the main board, And an optical path adjustment block that adjusts an optical axis of the incident light and emits the light to the light receiving unit, and the optical path adjustment block is configured to receive the light.
  • An incident-side transparent member having a first incident surface and a first light-exiting surface on the back surface of the first light-incident surface and transmitting at least part of the light; a second light-emitting surface from which the light is emitted; and the second light-emitting surface
  • a light emitting side transparent member that has a second incident surface on the back surface thereof and transmits at least part of the light, and is filled between the first light emitting surface and the second incident surface, and at least part of the light.
  • Permeate and air Wherein the refractive index is large gels, the optical path adjustment block, the inclination of the second emission surface with respect to the first incident surface is variable.
  • an optical module manufacturing method includes a step of fixing a light source unit that emits light and a light receiving unit that receives the light to a main substrate, a first incident surface on which the light is incident, and the first An incident-side transparent member that has a first exit surface on the back surface of one entrance surface and transmits at least part of the light; a second exit surface from which the light exits; and a second entrance on the back surface of the second exit surface
  • An emission-side transparent member that has a surface and transmits at least part of the light, and is filled between the first emission surface and the second incident surface, transmits at least part of the light, and from air
  • an optical path adjustment block, an optical module, and an optical module manufacturing method capable of improving productivity are provided.
  • the optical module according to the embodiment will be described. First, the ⁇ optical path adjustment block> used in the optical module will be described. Next, an ⁇ optical module> using the optical path adjustment block will be described. Thereafter, ⁇ Method for Manufacturing Optical Module> will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of an optical path adjustment block according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an optical path adjustment block according to the embodiment.
  • hatching is appropriately omitted.
  • the optical path adjustment block 100 includes a cell 101, a cover 102, and a gel 103.
  • the optical path adjustment block 100 adjusts the optical axis of the incident light and emits it to the outside.
  • the optical path adjustment block 100 causes the light whose optical axis is to be adjusted to enter, for example, the cell 101 and exit from the cover 102.
  • the cell 101 is a bathtub-like member and has a shape in which a wall on one side is not provided.
  • the cell 101 has a shape in which at least one of the six surfaces of a rectangular parallelepiped container having an inside is open.
  • the cover 102 is fitted into the opened surface.
  • the cell 101 is composed of four or five plate-like members.
  • the wall facing the opening surface into which the cover 102 is fitted is a bottom plate 111
  • the wall surrounding the opening surface is a side plate.
  • the cell 101 is transparent to a predetermined wavelength of light used for communication.
  • the cell 101 transmits at least a part of light emitted from a light source unit described later.
  • the cell 101 includes, for example, quartz as a material.
  • the cell 101 has a first incident surface 111a on which light is incident and a first emission surface 111b on the back surface of the first incident surface 111a.
  • the first incident surface 111a is, for example, the outer surface of the bottom plate 111.
  • the first emission surface 111 b is an inner surface of the bottom plate 111.
  • the inner surface of the bottom plate 111 faces the opening surface into which the cover 102 is fitted.
  • the cell 101 has the first incident surface 111a on which light is incident and the first emission surface 111b on the back surface of the first incident surface 111a, and transmits at least part of the light.
  • the cover 102 has a second exit surface 112b from which light exits and a second entrance surface 112a on the back of the second exit surface 112b.
  • the second emission surface 112b is, for example, an outer surface of the cover 102.
  • the second incident surface 112a is an inner surface of the cover 102.
  • the second entrance surface 112 a of the cover 102 faces the first exit surface 111 b of the cell 101.
  • the cover 102 can move while contacting the inner surface of the side wall of the cell 101.
  • the cover 102 can be moved such that the second exit surface 112b is inclined with respect to the first entrance surface 111a of the cell 101. Further, the cover 102 can be moved so that the second exit surface 112b is parallel to the first entrance surface 111a.
  • the cover 102 can be moved by adjusting the angle of the cover 102 with a manipulator or the like. By moving the cover 102, the shape of the portion that is partitioned by the cell 101 and the cover 102 and has a bowl shape can be changed from a rectangular parallelepiped to a prism having a trapezoidal bottom surface.
  • the cover 102 is transparent to a predetermined wavelength of light used for communication.
  • the cover 102 transmits at least part of the light emitted from the light source unit.
  • the cover 102 includes, for example, quartz as a material.
  • the gel 103 is partitioned by the cell 101 and the cover 102 and filled in a bowl-shaped portion. Therefore, the gel 103 is filled between the first exit surface 111 b of the cell 101 and the second entrance surface 112 a of the cover 102.
  • the gel 103 is in contact with a portion that becomes an optical path of the first emission surface 111b. Further, the gel 103 is in contact with a portion that becomes an optical path of the second incident surface 112a. Even if the cover 102 is moved, the gel 103 follows the movement of the cover 102. Therefore, the gel 103 can be deformed while being in close contact with the first exit surface 111b and the second entrance surface 112a.
  • the collimated light 210 incident at an angle ⁇ B propagates while being refracted in the same manner at the boundary surface between the cell 101 and the gel 103 and the boundary surface between the gel 103 and the cover 102. Then, the light is finally emitted from the second emission surface 112b of the cover 102.
  • the second emission surface 112 b of the cover 102 is angled with respect to the first incidence surface 111 a of the cell 101. Therefore, the collimated light 110 is emitted at an angle 132 different from the angle 131 to the first incident surface 111a while following Snell's law (1).
  • the angle 132 is an angle 132 with respect to the normal line 122 of the second emission surface 112b.
  • the angle 132 of the collimated light 110 with respect to the second emission surface 112b can be adjusted and can be freely selected.
  • the optical axis of the collimated light 110 emitted from the optical path adjustment block 100 can be adjusted. Therefore, efficient coupling can be obtained between the collimated light 110 emitted from the optical path adjustment block 100 and, for example, the modulator unit.
  • the cell 101 and the cover 102 may be fixed. Thereby, the optical axis of the collimated light 110 in the optical path adjustment block 100 can be stabilized over a long period of time.
  • FIG. 3 is a configuration diagram illustrating the optical module according to the embodiment.
  • the optical module 500 includes a package 501, a main board 502, an optical path adjustment block 100, a light source unit, and a light receiving unit.
  • the wavelength variable light source unit 200 is applied as a light source unit that emits light.
  • the modulator unit 300 is applied as a light receiving unit that receives light.
  • the light source unit is not limited to the wavelength tunable light source unit 200, and may be a high output pump laser.
  • the light receiving unit is not limited to the modulator unit 300, and may be a waveguide type optical amplifier.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating the method for manufacturing the optical module according to the embodiment.
  • the optical path adjustment block 100 is fixed to the main board 502.
  • the optical path adjustment block 100 is fixed on the optical path of the collimated light 210 emitted from the wavelength tunable light source unit 200 using a UV adhesive.
  • the gel 103 is first filled in the cell 101, and then the cover 102 is inserted. Note that the gel 103 may be filled after the cover 102 is fitted into the cell 101.
  • the configuration of the optical path adjustment block 100 is as described above.
  • the optical path adjustment block 100 adjusts the optical axis of the light. Specifically, in the optical path adjustment block 100 in which the gel 103 is filled between the cell 101 and the cover 102, the inclination of the second exit surface 112b of the cover 102 with respect to the first entrance surface 111a of the cell 101 is changed. Thereby, the angle adjustment of the collimated light 210 is performed so that the collimated light 210 emitted from the wavelength tunable light source unit 200 enters the optical path adjustment block 100 and the light incident on the optical path adjustment block 100 exits to the modulator unit 300. And adjust the optical axis. In this way, the collimated light 210 emitted from the variable wavelength light source unit 200 and the modulator unit 300 are optically coupled.
  • the optical module 500 is manufactured by fixing the cell 101 and the cover 102, welding a lid (not shown) to the package 501, adjusting and fixing the fiber 503, and the like.
  • the optical module 500 can be produced separately for each functional unit, and the lead time for manufacturing the optical module 500 can be shortened. Moreover, since the test for each unit is possible, even when a defect occurs in the unit, the loss can be minimized. Furthermore, the accuracy with respect to the mounting position of each sub-board and the optical path adjustment block 100 on the main board 502 can be relaxed.
  • the gel 103 includes a silicone gel, but the gel 103 may include a resin material such as a UV curable resin.
  • the gel 103 including the UV curable resin may be irradiated with UV light after the step of adjusting the optical axis of the light. Thereby, after adjusting the optical axis, the gel 103 can be hardened, and it is possible to omit bonding the cell 101 and the cover 102 and fixing them.
  • a transparent resin material may be used instead of using quartz for the cell 101 and the cover 102. In that case, a transparent resin material may be used. In that case, the refractive index difference from the gel 103 containing the resin material can be made substantially zero, and unnecessary reflected return light can be prevented.
  • Optical path adjustment block 101 Cell 102 Cover 103 Gel 110 Collimated light 111 Bottom plate 111a First entrance surface 111b First exit surface 112a Second entrance surface 112b Second exit surface 121 Normal 122 Normal 131 Angle 132 Angle 141 Refraction angle 200 Wavelength Variable light source unit 201 Sub substrate 202 Variable wavelength light source 203 Collimator lens 210 Collimated light 300 Modulator unit 301 Sub substrate 302 Modulator chip 303 Collimator lens 304 Collimator lens 500 Optical module 501 Package 502 Main substrate 503 Optical fiber

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Abstract

生産性を向上させることができる光路調整ブロック（１００）、光モジュール（５００）及び光モジュール（５００）の製造方法を提供する。一実施の形態によれば、光路調整ブロック（１００）は、光が入射する第１入射面（１１１ａ）及び第１入射面（１１１ａ）の裏面の第１出射面（１１１ｂ）を有し、光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、光が出射する第２出射面（１１２ｂ）及び第２出射面（１１２ｂ）の裏面の第２入射面（１１２ａ）を有し、光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、第１出射面（１１１ｂ）と第２入射面（１１２ａ）との間に充填され、光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲル（１０３）と、を備え、第１入射面（１１１ａ）に対する第２出射面（１１２ｂ）の傾きが可変である。

Description

光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法
　本発明は、光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法に関する。
　特許文献１及び２には、光モジュール及び光モジュールの製造方法が記載されている。特許文献１及び２の光モジュールでは、直方体または平行六面体の形状をしたブロックに対する入射光の光軸の角度調整により、出射光の光軸を平行移動させている。
特開２０１６－１３４５３５号公報 特開２０１１－１２４４４４号公報
　信号光を空間伝搬させるマイクロオプティクスでは、素子から出射した信号光をマイクロレンズにより平行光に変換する。そして、変換した平行光を、プリズムやビームコンバイナ等のパッシブ光デバイスや外部変調器や第二次高調波発生器といった機能を持つ光素子に結合し、それらの機能を実現している。このような平行光回路では、信号光の位置ずれに対しては非常にトレランスが広く、角度に対して、非常に敏感という特徴がある。例えば、レーザとマッハツェンダ型変調器を組合せた変調器モジュールでは、レーザと変調器との位置ずれは数１０［μｍ］が許容される。しかしながら、光軸の角度ずれは、わずか０．１［°］ずれただけでも結合効率は半分以下になってしまう。
　このように角度許容の小さい平行光回路であるが、光導波路の様な平面光回路に比べると、異種材料を使用した光素子を光学的に結合しやすい点、光学フィルタやアイソレータ等の立体的な光学部品を利用しやすい点といった利点から幅広く利用されている。しかし、光軸の角度を調整する手段は、非常に限られている。例えば、ミラーで反射する際にミラーの角度を調整する方法、素子から出た光をコリメート光に変換する際にレンズの位置を調整して角度を調整する方法等の手段しかなかった。特に、前者は、ミラーで反射するため、素子の配置に制約が大きく、調整のためのスペースも大きく必要となるといった問題があり、実際には、レンズの位置で調整するより他はない。つまり、変調器モジュールでは、レーザ端面からの放射光を平行光に調整するレンズを先に調整する。次に、その平行光が変調器端面に集光するように２番目のレンズを調整する。このような方法で調整する必要がある。
　しかし、この方法には大きな問題がある。昨今の光通信の小型・高機能化に伴い、光通信モジュールも小型・高機能化が求められており、モジュールの中に搭載される光部品は増加している。そのため、このような複数の光素子を順次搭載する方式では、生産に時間がかかるだけではなく、後工程で不良が出た場合のロスが非常に大きいという課題がある。
　本開示の目的は、上述した課題を鑑み、生産性を向上させることができる光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法を提供する。
　一実施の形態に係る光路調整ブロックは、光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、を備え、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変である。
　また、一実施の形態に係る光モジュールは、メイン基板に固定され、光を出射する光源ユニットと、前記メイン基板に固定され、前記光を受光する受光ユニットと、前記メイン基板に固定され、前記光源ユニットから出射された前記光が入射し、入射した前記光の光軸を調整して、前記受光ユニットに出射する光路調整ブロックと、を備え、前記光路調整ブロックは、前記光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、を含み、前記光路調整ブロックは、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変である。
　さらに、一実施の形態に係る光モジュールの製造方法は、光を出射する光源ユニット及び前記光を受光する受光ユニットをメイン基板に固定するステップと、前記光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、を含み、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変な光路調整ブロックを、前記メイン基板に固定するステップと、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きを変えることにより、前記光源ユニットから出射された前記光が前記光路調整ブロックに入射し、前記光路調整ブロックに入射した前記光が前記受光ユニットに出射するように、前記光の光軸を調整するステップと、を備える。
　一実施の形態によれば、生産性を向上させることができる光路調整ブロック、光モジュール及び光モジュールの製造方法を提供する。
実施形態に係る光路調整ブロックの構成を例示した斜視図である。 実施形態に係る光路調整ブロックを例示した断面図である。 実施形態に係る光モジュールを例示した構成図である。 実施形態に係る光モジュールの製造方法を例示したフローチャート図である。
　（実施形態）
　実施形態に係る光モジュールを説明する。まず、光モジュールに用いられる＜光路調整ブロック＞を説明する。次に、光路調整ブロックを用いた＜光モジュール＞を説明する。その後、＜光モジュールの製造方法＞を説明する。
　＜光路調整ブロック＞
　実施形態に係る光路調整ブロックの構成を説明する。図１は、実施形態に係る光路調整ブロックの構成を例示した斜視図である。図２は、実施形態に係る光路調整ブロックを例示した断面図である。なお、図における光路を見やすくするために、適宜ハッチングを省略している。図１及び図２に示すように、光路調整ブロック１００は、セル１０１、カバー１０２及びゲル１０３を備えている。光路調整ブロック１００は、入射した光の光軸を調整して、外部に出射する。光路調整ブロック１００は、光軸を調整すべき光を、例えば、セル１０１に入射させ、カバー１０２から出射させる。この場合には、セル１０１は入射側透明部材であり、カバー１０２は、出射側透明部材である。なお、光軸を調整すべき光を、カバー１０２に入射させ、セル１０１から出射させる場合には、セル１０１は出射側透明部材であり、カバー１０２は、入射側透明部材となる。以下では、セル１０１は入射側透明部材であり、カバー１０２は、出射側透明部材として説明する。
　セル１０１は、バスタブ状の部材であり、一方向側の壁が設けられていない形状である。例えば、セル１０１は、内部が空洞の直方体状の容器の６面のうち少なくとも１面が開口した形状である。開口した面には、カバー１０２が嵌め込まれる。なお、ゲル１０３注入用にもう１つの面を開口してもよい。セル１０１は、４枚または５枚の板状の部材で構成されている。カバー１０２が嵌め込まれる開口面に対向した壁を底板１１１とすると、開口面を囲む壁は側板である。
　セル１０１は、通信に使用する所定の光の波長に対して透明である。例えば、セル１０１は、後述する光源ユニットが出射する光の少なくとも一部を透過させる。セル１０１は、例えば、材料として石英を含んでいる。
　セル１０１は、光が入射する第１入射面１１１ａ及び第１入射面１１１ａの裏面の第１出射面１１１ｂを有している。第１入射面１１１ａは、例えば、底板１１１の外側の面である。その場合には、第１出射面１１１ｂは、底板１１１の内側の面である。底板１１１の内側の面は、カバー１０２が嵌め込まれる開口面に面している。
　このように、セル１０１は、光が入射する第１入射面１１１ａ及び第１入射面１１１ａの裏面の第１出射面１１１ｂを有し、光の少なくとも一部を透過させる。
　カバー１０２は、板状の部材であり、セル１０１の開口面に嵌め込まれ、収まっている。カバー１０２の辺縁は、セル１０１の側板の内面に接している。開口面に収まったカバー１０２の内側の面は、セル１０１の底板１１１に面している。カバー１０２の内側の面の裏面は、外側の面である。
　カバー１０２は、光が出射する第２出射面１１２ｂ及び第２出射面１１２ｂの裏面の第２入射面１１２ａを有している。第２出射面１１２ｂは、例えば、カバー１０２の外側の面である。その場合には、第２入射面１１２ａは、カバー１０２の内側の面である。カバー１０２の第２入射面１１２ａは、セル１０１の第１出射面１１１ｂに面している。
　カバー１０２は、セル１０１の側壁の内面に接しながら移動することができる。カバー１０２は、セル１０１の第１入射面１１１ａに対して第２出射面１１２ｂが傾くように、移動させることができる。また、第１入射面１１１ａに対して第２出射面１１２ｂが平行になるように、カバー１０２を動かすことができる。例えば、カバー１０２の角度をマニピュレータ等で調整することにより、カバー１０２を動かすことができる。カバー１０２を移動させることにより、セル１０１とカバー１０２によって区切られ、升状になった部分の形状を直方体から、底面が台形の角柱に変形させることができる。
　このように、光路調整ブロック１００は、第１入射面１１１ａに対する第２出射面１１２ｂの傾きが可変である。なお、光路調整ブロック１００は、例えば、カバー１０２の代わりに、セル１０１の角度をマニピュレータ等で動かすことによって、第１入射面１１１ａに対する第２出射面１１２ｂの傾きを可変としてもよい。
　カバー１０２は、通信に使用する所定の光の波長に対して透明である。カバー１０２は、光源ユニットが出射する光の少なくとも一部を透過させる。カバー１０２は、例えば、材料として石英を含んでいる。
　ゲル１０３は、セル１０１とカバー１０２によって区切られ、升状になった部分に充填されている。したがって、ゲル１０３は、セル１０１の第１出射面１１１ｂと、カバー１０２の第２入射面１１２ａとの間に充填されている。ゲル１０３は、第１出射面１１１ｂの光路となる部分に接触している。また、ゲル１０３は、第２入射面１１２ａの光路となる部分に接触している。カバー１０２を移動させても、ゲル１０３は、カバー１０２の移動に追随する。よって、ゲル１０３は、第１出射面１１１ｂ及び第２入射面１１２ａに密着したまま、変形することができる。
　ゲル１０３は、通信に使用する所定の光の波長に対して透明である。よって、ゲル１０３は、光源ユニットが出射する光の少なくとも一部を透過させる。ゲル１０３は、空気よりも屈折率が大きい高屈折率材であることが好ましい。ゲル１０３は、例えば、石英の屈折率に近いシリコーンゲルを含んでいる。
　次に、光路調整ブロック１００の動作を説明する。図２に示すように、例えば、コリメート光２１０は、光路調整ブロック１００に対して、ある角度をもって入射する。コリメート光２１０は、セル１０１の第１入射面１１１ａに対して、ある角度をもって入射する。このコリメート光２１０の、第１入射面１１１ａの法線１２１に対する角度１３１をθＡとし、セル１０１への屈折角１４１をθＢ、セル１０１の相対屈折率をｎＢとすると、以下の関係（スネルの法則）が成り立つ。ただし、ｎＡは空気中の屈折率であり、ｎＡ≒１とする。
　ｎＡ・ｓｉｎθＡ=ｎＢ・ｓｉｎθＢ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
　ここで、ある角度θＢで入射したコリメート光２１０は、セル１０１とゲル１０３との境界面、及び、ゲル１０３とカバー１０２との境界面でも同様に屈折しながら伝搬する。そして、最終的にカバー１０２の第２出射面１１２ｂから出射する。
　一方、カバー１０２の第２出射面１１２ｂは、セル１０１の第１入射面１１１ａに対して、角度がついている。このため、コリメート光１１０は、スネルの法則（１）に従いながら、第１入射面１１１ａへの角度１３１とは異なる角度１３２で出射する。角度１３２は、第２出射面１１２ｂの法線１２２に対する角度１３２である。この場合において、カバー１０２の角度をマニピュレータ等で調整することにより、コリメート光１１０の第２出射面１１２ｂに対する角度１３２を調整することができ、自由に選択することができる。これにより、光路調整ブロック１００から出射したコリメート光１１０の光軸を調整することができる。よって、光路調整ブロック１００から出射したコリメート光１１０と、例えば、変調器ユニットとの間で、効率の良い結合を得ることができる。
　光路調整ブロック１００から出射するコリメート光１１０の光軸が定まったら、セル１０１及びカバー１０２を固定してもよい。これにより、光路調整ブロック１００におけるコリメート光１１０の光軸を長期に渡って安定させることができる。
　なお、光路調整ブロック１００において、セル１０１を入射側透明部材とし、カバー１０２を出射側透明部材として説明した。セル１０１が出射側透明部材であり、カバー１０２が入射側透明部材の場合には、カバー１０２の外側の面が第１入射面、カバー１０２の内側の面が第１出射面となり、セル１０１の底板１１１の内側の面が第２入射面、底板１１１の外側の面が第２出射面となる。
　＜光モジュール＞
　次に、光モジュールを説明する。図３は、実施形態に係る光モジュールを例示した構成図である。図３に示すように、光モジュール５００は、パッケージ５０１、メイン基板５０２、光路調整ブロック１００、光源ユニット及び受光ユニットを備えている。本実施形態の光モジュール５００では、光を出射する光源ユニットとして、波長可変光源ユニット２００を適用する。また、光を受光する受光ユニットとして、変調器ユニット３００を適用する。なお、光源ユニットは、波長可変光源ユニット２００に限らず、高出力励起レーザでもよい。また、受光ユニットは、変調器ユニット３００に限らず、導波路型光アンプでもよい。
　パッケージ５０１の内部にメイン基板５０２は内蔵されている。メイン基板５０２は、パッケージ５０１に固定されている。メイン基板５０２上に、光路調整ブロック１００、波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００が固定されている。光モジュール５００は、波長可変光源ユニット２００から出射した光を、変調器ユニット３００を介して光ファイバ５０３に結合させる構造を有している。
　波長可変光源ユニット２００は、サブ基板２０１、波長可変光源２０２及びコリメートレンズ２０３を含んでいる。サブ基板２０１には、図示しない必要な電気配線が予め設けられている。サブ基板２０１上に、波長可変光源２０２及びコリメートレンズ２０３が搭載されている。波長可変光源２０２は、小型化のために、Ｓｉフォトニクスを応用したリング共振器及びＩｎＰ光アンプを含むように構成され、出射する光の波長を可変とすることができる。コリメートレンズ２０３は、高い屈折率により、Ｓｉフォトニクスとの親和性の高いＳｉレンズが適している。コリメートレンズ２０３は、波長可変光源２０２から出射した光をコリメート光２１０に変換する。
　変調器ユニット３００は、サブ基板３０１、変調器チップ３０２、入力用コリメートレンズ３０３及び出力用コリメートレンズ３０４を有している。サブ基板３０１は、図示しない必要な電気配線が予め設けられている。サブ基板３０１上に、変調器チップ３０２、入力用コリメートレンズ３０３及び出力用コリメートレンズ３０４が搭載されている。変調器チップ３０２は、例えば、低消費電力と小型化が両立可能なＩｎＰ変調器であり、受光した光を変調することができる。入力用コリメートレンズ３０３及び出力用コリメートレンズ３０４は、ＩｎＰ導波路のＮＡと近いＮＡを有するＳｉＯ２非球面レンズによって構成されている。入力用コリメートレンズ３０３は、例えば、コリメート光１１０を集光して、変調器チップ３０２に光を入射させる。出力用コリメートレンズ３０４は、例えば、変調器チップ３０２から出射された光をコリメート光１１０に変換する。
　光路調整ブロック１００の構成は上述した通りである。光路調整ブロック１００は、波長可変光源ユニット２００から出射されたコリメート光２１０が入射し、入射したコリメート光２１０の光軸を調整して、変調器ユニット３００に出射する。メイン基板５０２、サブ基板２０１及びサブ基板３０１は、放熱性や高周波特性の観点から、アルミナセラミックスで作られ、必要な電気配線が施されている。
　次に、光モジュール５００の動作を説明する。波長可変光源ユニット２００における波長可変光源２０２は、例えば、連続光ＣＷを出射する。波長可変光源２０２から出射された連続光ＣＷは、コリメートレンズ２０３によりコリメート光２１０に変換される。このコリメート光２１０は光路調整ブロック１００にある角度をもって入射する。光路調整ブロック１００の動作については上述した。光路調整ブロック１００における第１入射面１１１ａに対する第２出射面１１２ｂの傾きを変えることにより、コリメート光２１０を、変調器ユニット３００に対して効率良く結合させることができる。変調器ユニット３００によって変調された光は、光ファイバ５０３に入射する。
　＜光モジュールの製造方法＞
　次に、光モジュールの製造方法を説明する。図４は、実施形態に係る光モジュールの製造方法を例示したフローチャート図である。
　図４のステップＳ１１に示すように、光源ユニット及び受光ユニットをメイン基板５０２に固定する。例えば、光源ユニットは、波長可変光源ユニット２００であり、受光ユニットは、変調器ユニット３００である。具体的には、波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００をメイン基板５０２に半田で実装し、必要な配線をワイヤーボンディングで電気的に接続する。なお、波長可変光源ユニット２００と変調器ユニット３００はコリメート光が入出力するよう、予め組み立てと試験が完了しており、良品である事を確認済のユニットである。そして、波長可変光源ユニット２００に通電して、コリメート光２１０を発光した状態にする。
　次に、ステップＳ１２に示すように、光路調整ブロック１００をメイン基板５０２に固定する。例えば、ＵＶ接着剤を用いて、波長可変光源ユニット２００が出射するコリメート光２１０の光路上に光路調整ブロック１００を固定する。光路調整ブロック１００において、セル１０１の内部にゲル１０３を先に充填し、その後、カバー１０２を挿入する。なお、セル１０１にカバー１０２を嵌め込んでからゲル１０３を充填してもよい。光路調整ブロック１００の構成は上述した通りである。
　次に、ステップＳ１３に示すように、光路調整ブロック１００により、光の光軸を調整する。具体的には、セル１０１とカバー１０２との間にゲル１０３が充填された光路調整ブロック１００において、セル１０１の第１入射面１１１ａに対するカバー１０２の第２出射面１１２ｂの傾きを変える。これにより、波長可変光源ユニット２００から出射されたコリメート光２１０が光路調整ブロック１００に入射し、光路調整ブロック１００に入射した光が変調器ユニット３００に出射するように、コリメート光２１０の角度調整を行い、光軸を調整する。このようにして、波長可変光源ユニット２００から出射したコリメート光２１０と変調器ユニット３００とを光学的に結合させる。
　その後、セル１０１及びカバー１０２の固定、パッケージ５０１への蓋（図示せず）の溶接、ファイバ５０３の調整・固定等を行うことにより、光モジュール５００が製造される。
　次に、本実施形態の効果を説明する。
　本実施形態では、波長可変光源２０２、コリメートレンズ２０３、変調器チップ３０２等を、予め、波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００として、サブ基板２０１及び３０１上に組み立てている。そして、組み立てた波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００をメイン基板５０２に実装する。各ユニット間に配置させた光路調整ブロック１００により、コリメート光２１０の光軸を調整している。
　これにより、光モジュール５００を、機能を有するユニット毎に分けて、生産することができ、光モジュール５００の製造のリードタイムを短縮することができる。また、ユニット毎の試験が可能となるため、ユニットに不良が発生した場合にも、ロスを最小限に抑えることができる。さらに、各サブ基板及び光路調整ブロック１００のメイン基板５０２への実装位置に対する精度を緩和することができる。
　例えば、特許文献１及び特許文献２では、直方体状のブロックにより、光軸を平行移動させることはできるが、本実施形態の光路調整ブロック１００のように、角度調整することができない。本実施形態では、光路調整ブロック１００の形状を台形を底面とした角柱状にすることができるので、第１入射面１１１ａに対する第２出射面１１２ｂの角度調整を行うことができる。
　さらに、コリメート光２１０の角度調整による光軸調整を、他の光学部品に影響を与えずに行うことができる。これにより、波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００を、ユニット毎に評価してから、製品に組み込み、光軸の調整を行うことができる。よって、光モジュールの生産性を向上させることができる。
　また、光路調整ブロック１００において、カバー１０２を動かすだけで光軸の調整をすることができるので、光軸の調整を簡素化でき、精度よく調整することができる。
　＜その他の実施形態＞
　上述した実施形態では、ゲル１０３は、シリコーンゲルを含むとしたが、ゲル１０３は、ＵＶ硬化樹脂等の樹脂材料を含んでもよい。ゲル１０３がＵＶ硬化樹脂を含む場合には、光の光軸を調整するステップの後で、ＵＶ硬化樹脂を含むゲル１０３にＵＶ光を照射してもよい。これにより、光軸を調整後に、ゲル１０３を硬化させることができ、セル１０１及びカバー１０２を接着して固定することを省くことができる。
　また、セル１０１及びカバー１０２を石英とする代わりに、透明樹脂材料を用いてもよい。その場合には、樹脂材料を含むゲル１０３との屈折率差を略０にすることができ、余計な反射戻り光を防止することができる。
　波長可変光源ユニット２００及び変調器ユニット３００を、別の光学ユニットとしてもよい。例えば、光を出射する光源ユニットとして、波長可変光源ユニット２００の代わりに、高出力励起レーザを含むものでもよい。また、光を受光する受光ユニットとして、変調器ユニット３００の代わりに、導波路型光アンプを含むものでもよい。このような構成とすることにより、小型で効率の良い導波路型光アンプモジュールとすることができる。また、光を出射する光源ユニットは、外部からファイバ等で入射された光を出射するものでもよい。その際に、光源ユニットは、外部からファイバ等で入射された光に所定の処理を施して出射してもよい。例えば、光源ユニットは、ＬＮ変調器のような形態としてもよく、外部からファイバ等で入射された光を変調して出射させてもよい。
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、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、２０１８年３月１３日に出願された日本出願特願２０１８－０４５１５０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　光路調整ブロック
１０１　セル
１０２　カバー
１０３　ゲル
１１０　コリメート光
１１１　底板
１１１ａ　第１入射面
１１１ｂ　第１出射面
１１２ａ　第２入射面
１１２ｂ　第２出射面
１２１　法線
１２２　法線
１３１　角度
１３２　角度
１４１　屈折角
２００　波長可変光源ユニット
２０１　サブ基板
２０２　波長可変光源
２０３　コリメートレンズ
２１０　コリメート光
３００　変調器ユニット
３０１　サブ基板
３０２　変調器チップ
３０３　コリメートレンズ
３０４　コリメートレンズ
５００　光モジュール
５０１　パッケージ
５０２　メイン基板
５０３　光ファイバ

Claims (8)

  1. 　光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、
    　前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、
    　前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、
    　を備え、
    　前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変な光路調整ブロック。
  2. 　前記ゲルは、シリコーンゲルまたはＵＶ硬化樹脂を含む、
    　請求項１に記載の光路調整ブロック。
  3. 　メイン基板に固定され、光を出射する光源ユニットと、
    　前記メイン基板に固定され、前記光を受光する受光ユニットと、
    　前記メイン基板に固定され、前記光源ユニットから出射された前記光が入射し、入射した前記光の光軸を調整して、前記受光ユニットに出射する光路調整ブロックと、
    　を備え、
    　前記光路調整ブロックは、
    　前記光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、
    　前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、
    　前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、
    　を含み、
    　前記光路調整ブロックは、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変である、
    　光モジュール。
  4. 　前記ゲルは、シリコーンゲルまたはＵＶ硬化樹脂を含む、
    　請求項３に記載の光モジュール。
  5. 　前記光源ユニットは、
    　出射する前記光の波長を可変とする波長可変光源と、前記波長可変光源から出射した前記光をコリメート光に変換するコリメートレンズと、を含む波長可変光源ユニットであり、
    　前記受光ユニットは、
    　受光した前記光を変調する変調器チップと、前記変調器チップに前記光を入射させる入力用コリメートレンズと、前記変調器チップから出射された前記光をコリメート光に変換する出力用コリメートレンズと、を含む変調器ユニットである、
    　請求項３または４に記載の光モジュール。
  6. 　前記光源ユニットは、高出力励起レーザを含み、
    　前記受光ユニットは、導波路型光アンプを含む、
    　請求項３または４に記載の光モジュール。
  7. 　光を出射する光源ユニット及び前記光を受光する受光ユニットをメイン基板に固定するステップと、
    　前記光が入射する第１入射面及び前記第１入射面の裏面の第１出射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる入射側透明部材と、前記光が出射する第２出射面及び前記第２出射面の裏面の第２入射面を有し、前記光の少なくとも一部を透過させる出射側透明部材と、前記第１出射面と前記第２入射面との間に充填され、前記光の少なくとも一部を透過させ、空気よりも屈折率が大きいゲルと、を含み、前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きが可変な光路調整ブロックを、前記メイン基板に固定するステップと、
    　前記第１入射面に対する前記第２出射面の傾きを変えることにより、前記光源ユニットから出射された前記光が前記光路調整ブロックに入射し、前記光路調整ブロックに入射した前記光が前記受光ユニットに出射するように、前記光の光軸を調整するステップと、
    　を備えた光モジュールの製造方法。
  8. 　前記光の光軸を調整するステップの後で、ＵＶ硬化樹脂を含む前記ゲルにＵＶ光を照射するステップをさらに備えた請求項７に記載の光モジュールの製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176017A (ja) * 1984-02-23 1985-09-10 Canon Inc 光学素子
JP2001284711A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Hitachi Ltd 光伝送装置及びこれを用いた光システム
JP2003215478A (ja) * 2002-01-18 2003-07-30 Univ Tokyo 画像表示装置
JP2011124444A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Opnext Japan Inc 光モジュール、光モジュールの製造方法及び光モジュールの調整方法
US20130127839A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Lg Electronics Inc. Stereoscopic display device and mobile device having the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60176017A (ja) * 1984-02-23 1985-09-10 Canon Inc 光学素子
JP2001284711A (ja) * 2000-03-31 2001-10-12 Hitachi Ltd 光伝送装置及びこれを用いた光システム
JP2003215478A (ja) * 2002-01-18 2003-07-30 Univ Tokyo 画像表示装置
JP2011124444A (ja) * 2009-12-11 2011-06-23 Opnext Japan Inc 光モジュール、光モジュールの製造方法及び光モジュールの調整方法
US20130127839A1 (en) * 2011-11-17 2013-05-23 Lg Electronics Inc. Stereoscopic display device and mobile device having the same

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