WO2021153629A1 - 光モジュールおよび光学装置 - Google Patents

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WO2021153629A1
WO2021153629A1 PCT/JP2021/002889 JP2021002889W WO2021153629A1 WO 2021153629 A1 WO2021153629 A1 WO 2021153629A1 JP 2021002889 W JP2021002889 W JP 2021002889W WO 2021153629 A1 WO2021153629 A1 WO 2021153629A1
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optical
lens
optical module
correction
module according
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PCT/JP2021/002889
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English (en)
French (fr)
Inventor
和哉 長島
石川　陽三
Original Assignee
古河電気工業株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends

Definitions

  • the present invention relates to an optical module and an optical device.
  • Patent Document 1 an optical module including an array lens having a plurality of parallel lens portions is known.
  • the optical path and beam diameter of at least one of the light passing through each lens portion are desired due to manufacturing variations of the array lens or the like. There was a risk of deviation from the value of.
  • one of the problems of the present invention is, for example, to correct the light passing through the lens portion in an optical module and an optical device including an array lens member having a plurality of parallel lens portions.
  • the optical module of the present invention includes, for example, an optical device, an array lens member optically connected to the optical device and integrally having a plurality of parallel lens portions, and a correction optical element that corrects light passing through the lens portion. And.
  • the correction optical element corrects at least one of an optical path and a beam diameter of light passing through the lens portion.
  • the optical module includes, for example, a plurality of correction optical elements having different optical path lengths from the lens portion as the correction optical element.
  • the optical module includes, for example, a plurality of correction optical elements having a difference in optical path length between the lens portion and the lens portion of 0.1 mm or more as the correction optical element.
  • the array lens member has, as the lens portion, a first lens portion having the corresponding correction optical element and a second lens portion without the corresponding correction optical element. ..
  • the first lens portion and the second lens portion are adjacent to each other in the arrangement direction of the lens portions.
  • the array lens member has a plurality of lens portions having different profiles of refracting surfaces as the lens portions.
  • the pitch in the arrangement direction of the lens portions is 2 mm or less.
  • the pitch in the alignment direction of the lens portions is 0.2 mm or more and 2 mm or less.
  • the pitch in the alignment direction of the lens portions is 0.2 mm or more and 1 mm or less.
  • the array lens member has a lens portion having a radius of curvature of 0.2 mm or more and 2 mm or less as the lens portion.
  • the array lens member has a plurality of lens portions having a difference in radius of curvature of a refracting surface of 0.05 mm or more or a difference in aspherical coefficient of 0.3 or more. It has a lens unit.
  • the array lens member is at least one of a light receiving lens portion that allows light entering the optical device and a light emitting lens portion that transmits light emitted from the optical device as the lens portion.
  • the distance between the optical axis of the light receiving lens portion and the optical axis of the light emitting lens portion is 1.5 mm or less.
  • the optical module includes, for example, at least one lens as the correction optical element.
  • the radius of curvature of the refractive surface of the lens as the correction optical element is 5 times or more and 20 times or less the radius of curvature of the refractive surface of the lens portion.
  • the radius of curvature of the refractive surface of the lens as the correction optical element is 8 times or more and 12 times or less the radius of curvature of the refractive surface of the lens portion.
  • the optical module includes, for example, at least one prism as the correction optical element.
  • the optical module includes, for example, an array correction member integrally having the plurality of correction optical elements.
  • the optical device of the present invention includes, for example, the optical module.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary and schematic plan view showing an example of the direction of light in the optical module of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the first modification.
  • FIG. 4 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the second modification.
  • FIG. 5 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the third modification.
  • FIG. 6 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the fourth modification.
  • FIG. 7 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the fifth modification.
  • FIG. 8 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the sixth modification.
  • FIG. 9 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the seventh modification.
  • FIG. 1 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exemplary and schematic plan view showing an example of the direction of light in the optical module of the first
  • FIG. 10 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the eighth modification.
  • FIG. 11 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the ninth modification.
  • FIG. 12 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the tenth modification.
  • FIG. 13 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the eleventh modification.
  • FIG. 14 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the twelfth modification.
  • FIG. 15 is an exemplary and schematic plan view of an optical device including the optical module of the second embodiment.
  • FIG. 16 is an exemplary and schematic plan view of the optical module of the thirteenth modification.
  • FIG. 17 is an exemplary and schematic plan view of the optical device including the optical module of the 14th modification.
  • FIG. 18 is an exemplary and schematic plan view of the optical device including the optical module of the 15th modification.
  • the X direction is represented by an arrow X
  • the Y direction is represented by an arrow Y
  • the Z direction is represented by an arrow Z.
  • the X, Y, and Z directions intersect and are orthogonal to each other.
  • FIG. 1 is a plan view of the optical module 100A of the present embodiment.
  • the optical module 100A includes a substrate 10, an optical device 20, an array lens member 30, and correction optical elements 41 and 43.
  • the substrate 10 extends so as to intersect the Z direction. In this embodiment, the substrate 10 extends in the X and Y directions and is orthogonal to the Z direction. Further, the substrate 10 has a base surface 10a. The base surface 10a has a planar shape and extends so as to intersect the Z direction. In this embodiment, the base surface 10a extends in the X and Y directions and is orthogonal to the Z direction.
  • the substrate 10 is, for example, a semiconductor substrate.
  • the substrate 10 may also be referred to as a base, and the base surface 10a may also be referred to as a surface.
  • the optical device 20, the array lens member 30, and the correction optical elements 41 and 43 are mounted on the base surface 10a by adhesion, soldering, or the like, respectively.
  • the optical device 20 has a plurality of parallel light input / output units 21 to 23.
  • the input / output units 21 to 23 are, for example, an output unit of a light emitting element such as a laser light emitting element and an input unit of a light receiving element such as a photodiode.
  • the optical device 20 may be a device having a plurality of light input / output units 21 to 23, such as a modulator or a coherent mixer.
  • the spot size of the laser light emitting element, the modulator, the coherent mixer, or the like as the optical device 20 is about 3.5 ⁇ m or less, which is smaller than the spot size of the single mode optical fiber.
  • the optical device 20 may be an optical fiber array.
  • the plurality of input / output units 21 to 23 are arranged in the Y direction.
  • the ends 21a to 23a of the plurality of input / output units 21 to 23 in the X direction are arranged (aligned) in the Y direction.
  • the present invention is not limited to this, and the plurality of input / output units 21 to 23 may be arranged with a slight deviation in the X direction.
  • the plurality of input / output units 21 to 23 are arranged at equal intervals in the Y direction. However, the distance is not limited to this, and the intervals between the plurality of input / output units 21 to 23 do not have to be equidistant.
  • the plurality of input / output units 21 to 23 are arranged at the same distance in the Z direction from the base surface 10a.
  • the distance is not limited to this, and the distances of the plurality of input / output units 21 to 23 from the base surface 10a may be different from each other.
  • the light input to the plurality of input / output units 21 to 23 and the light output from the plurality of input / output units 21 to 23 are substantially parallel to each other.
  • the present invention is not limited to this, and the light input to the plurality of input / output units 21 to 23 and the light output from the plurality of input / output units 21 to 23 do not have to be substantially parallel to each other.
  • the array lens member 30 is optically connected to the optical device 20.
  • the array lens member 30 has a plurality of parallel lens portions 31 to 33.
  • the lens units 31 to 33 are, for example, convex lenses, and have a collimating function and a condensing function. When having a collimating function, the lens portions 31 to 33 may also be referred to as a collimator or a collimating lens.
  • the plurality of lens units 31 to 33 are aligned (aligned) in the Y direction.
  • the present invention is not limited to this, and the plurality of lens portions 31 to 33 may be arranged with a slight deviation in the X direction.
  • the optical axes of the plurality of lens units 31 to 33 are arranged at equal intervals in the Y direction. However, the distance is not limited to this, and the intervals between the optical axes of the plurality of input / output units 21 to 23 do not have to be equidistant.
  • the optical axes of the plurality of lens units 31 to 33 are arranged at the same distance in the Z direction from the base surface 10a.
  • the distance is not limited to this, and the distances of the plurality of lens units 31 to 33 from the base surface 10a of the optical axes may be different from each other.
  • the array lens member 30 can be entirely made of, for example, a transparent material that transmits light, such as glass, a synthetic resin material, or silicon. However, the present invention is not limited to this, and at least a part of the array lens member 30 including the lens portions 31 to 33 may be made of a material that transmits light.
  • "transparency” means transmitting the light input to the input / output units 21 to 23 and the light output from the input / output units 21 to 23.
  • the profiles of the refracting surfaces 31a to 33a of the lens portions 31 to 33 may be different from each other.
  • the profiles of the lens units 31 and 33 having the corresponding correction optical elements 41 and 43 and the lens units 32 without the corresponding correction optical elements are different.
  • "there are corresponding correction optical elements 41 and 43” means that there are correction optical elements 41 and 43 through which light passes before or after passing through the lens units 31 and 33.
  • the lens units 31 and 33 are examples of the first lens unit, and the lens unit 32 is an example of the second lens unit.
  • the correction optical elements 41 and 43 are located on the opposite side of the optical device 20 with respect to the array lens member 30.
  • the correction optical element 41 is provided corresponding to the lens unit 31, and the correction optical element 43 is provided corresponding to the lens unit 33.
  • the correction optical element 41 is separated from the lens unit 31 in the X direction, and the correction optical element 43 is separated from the lens unit 33 in the X direction.
  • the correction optical elements 41 and 43 are lenses in the present embodiment as an example.
  • the plurality of correction optical elements 41 and 43 are substantially arranged in the Y direction. However, the present invention is not limited to this, and the plurality of correction optical elements 41 and 43 may be arranged with a slight deviation in the X direction.
  • optical path length between the lens unit 31 and the correction optical element 41 and the optical path length between the lens unit 33 and the correction optical element 43 are substantially the same.
  • the present invention is not limited to this, and the optical path lengths between the plurality of correction optical elements 41 and 43 and the corresponding lens units 31 and 33 may be different from each other.
  • the optical axes of the plurality of correction optical elements 41 and 43 are arranged apart from the base surface 10a in the Z direction by substantially the same distance.
  • the distance is not limited to this, and the distances of the plurality of correction optical elements 41 and 43 from the base surface 10a of the optical axes may be different from each other.
  • the correction optical elements 41 and 43 correct the light before or after passing through the corresponding lens portions 31 and 33 (hereinafter, simply referred to as light passing through the lens portions 31 and 33).
  • the correction optical elements 41 and 43 correct, for example, the position, direction, beam diameter, and the like of the optical path.
  • the array lens member 30 has a plurality of lens units 31 to 33, and the optical device 20 has a plurality of input / output units 21 to 23.
  • the plurality of lens units 31 to 33 can be arranged according to the arrangement of the plurality of input / output units 21 to 23 in the optical device 20.
  • the arrangement of the input / output portions 21 to 23 in the optical device 20 and the array lens member 30 may occur due to manufacturing variations and the like.
  • the desired values of the optical paths and beam diameters of the plurality of light passing through the plurality of lens units 31 to 33 (for example, depending on the deviation).
  • the deviation from the optimum value, the design value, the median value of the tolerance range, etc.) may be large, and it may be difficult to suppress the deviation individually.
  • the correction optical elements 41 and 43 for correcting the optical path and the beam diameter, the deviation of the optical path and the beam diameter of the plurality of lights passing through the plurality of lens portions 31 to 33 from the expected values. Can be suppressed.
  • the pitch in the alignment direction of the plurality of lens units 31 to 33 that is, the pitch in the Y direction
  • the hand or tool holding the correction optical elements 41, 43 easily interferes with the peripheral parts, and the correction optical element 41, It becomes difficult to mount 43 on the substrate 10.
  • the correction optical elements 41 and 43 are moved in the Y direction as compared with the case where the correction optical element corresponding to the lens unit 32 exists. Since the correction optical elements 41 and 43 can be arranged apart from each other, there is an advantage that the correction optical elements 41 and 43 can be mounted more easily or more smoothly on the substrate 10.
  • the profiles of the refracting surfaces 31a and 33a of the lens portions 31 and 33 and the profiles of the refracting surfaces 32a of the lens portions 32 are different from each other.
  • the synthetic optical system including the lens unit 31 and the correction optical element 41, the lens unit 32, and the synthetic optical system including the lens unit 33 and the correction optical element 43 have optical characteristics such as a focal length. Can be set to be approximately the same.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing four configuration examples of the optical device 20 in the optical module 100A of the present embodiment.
  • the upper left of FIG. 2 is a configuration example in which all the input / output units 21 to 23 are light output units
  • the upper right of FIG. 2 is a configuration example in which all the input / output units 21 to 23 are light input units.
  • the input / output units 21 and 23 are light output units and the input / output unit 22 is an optical input unit.
  • the input / output unit 22 is optical.
  • This is a configuration example in which the input / output units 21 and 23 are the output units and the input / output units 21 and 23 are optical input units.
  • the optical device 20 of the present embodiment can be applied to the light input / output form shown in FIG. 2 or various light input / output forms other than those shown in FIG.
  • the optical module 100A includes an optical device 20, an array lens member 30, and correction optical elements 41 and 43.
  • the array lens member 30 has a plurality of parallel lens portions 31 to 33.
  • the correction optical elements 41 and 43 correct the light passing through the lens portions 31 and 33.
  • the correction optical elements 41 and 43 correct at least one of the optical path and the beam diameter of the light passing through the lens portions 31 and 33.
  • the correction optical elements 41 and 43 cause a deviation of the spatial characteristics of the light passing through the lens portions 31 and 33 with respect to the expected value, for example, a deviation of the optical path and the beam diameter with respect to the expected value. , Can be suppressed.
  • the array lens member 30 includes a lens unit 31, 33 (first lens unit) having the corresponding correction optical elements 41, 43 and a lens unit 32 (second lens unit) without the corresponding correction optical element. Part) and.
  • the number of correction optical elements can be reduced as compared with a configuration in which correction optical elements are provided corresponding to all the lens portions 31 to 33. Therefore, for example, the number of parts of the optical module 100A can be reduced, and the labor and cost of manufacturing the optical module 100A can be suppressed.
  • the lens units 31 and 33 (first lens unit) having the corresponding correction optical elements 41 and 43 and the lens unit 32 (second lens unit) without the corresponding correction optical elements are lenses.
  • the portions 31 to 33 are adjacent to each other in the arrangement direction.
  • the correction optical elements 41 and 43 are gripped by a gripping member such as a robot hand or tweezers. This facilitates the mounting of the correction optical elements 41 and 43 on the substrate 10 more easily or more smoothly.
  • the array lens member 30 has a plurality of lens portions 31 to 33 having different profiles of the refracting surfaces 31a to 33a.
  • Optical characteristics can be set to be substantially the same.
  • the pitch (pitch of the optical axis) of the plurality of lens portions 31 to 33 is, for example, 2 [mm] or less, and preferably 0.2 [mm] or more and 2 [mm]. ] Or less, and more preferably 0.2 [mm] or more and 1 [mm] or less.
  • the radius of curvature of the refracting surfaces 31a to 33a of the lens portions 31 to 33 is, for example, 0.2 [mm] or more and 2 [mm] or less. This is because the collimating beam diameter is limited due to the wide angle of the beam emitted from the device, the limitation of the component layout, and the like, so that a steep refractive index gradient is required. This makes it possible to form a desired optical path in a narrow region.
  • the difference in the radius of curvature of the refractive surfaces 31a to 33a of the plurality of lens portions 31 to 33 is 0.05 [mm] or more, or the difference in the aspherical coefficient is 0.3 or more. be.
  • the optical characteristics of the lens portions 31 to 33 are different from each other.
  • the array lens member 30 has a lens portion (light receiving lens portion, for example, a lens portion 32 in the lower left example of FIG. 2) that allows light entering the optical device 20 to pass through. ), And a light emitting lens unit (light emitting lens unit, for example, lens units 31 and 33 in the lower left example of FIG. 2) that allows light emitted from the optical device 20 to pass through.
  • a lens portion light receiving lens portion, for example, a lens portion 32 in the lower left example of FIG. 2
  • a light emitting lens unit light emitting lens unit, for example, lens units 31 and 33 in the lower left example of FIG. 2 that allows light emitted from the optical device 20 to pass through.
  • the optical module 100A of the present embodiment can be applied to a configuration having an optical device 20 in which light is input and light is output.
  • the optical axis of the lens unit (light receiving lens unit, for example, the lens unit 32 in the lower left example of FIG. 2) that allows light entering the optical device 20 to pass through, and the light emitted from the optical device 20 are combined.
  • the distance between the light emitting lens unit (the light emitting lens unit, for example, the lens units 31 and 33 in the lower left example of FIG. 2) and the optical axis is 1.5 [mm] or less.
  • the correction optical elements 41 and 43 are lenses.
  • the spatial characteristics of the light passing through the lens portions 31 and 33, for example, the optical path and the beam diameter can be corrected by adjusting the positions and orientations of the correction optical elements 41 and 43.
  • the radius of curvature of the refracting surfaces 41a, 43a of the lens as the correction optical elements 41, 43 is 5 times or more and 20 times or less the radius of curvature of the refracting surfaces 31a to 33a of the lens portions 31 to 33. It is preferably 8 times or more and 12 times or less.
  • This numerical range is obtained by calculation and experiment. This is because when the correction optical elements 41 and 43, which are lenses, correct the positional deviation of the lens portions 31 to 33 having a steep refractive index gradient, if the radius of curvature is too small, the correction optical elements 41 and 43 themselves are displaced. This is because the fluctuation of the optical characteristics becomes large, and conversely, if the radius of curvature is too large, it becomes difficult to obtain the correction effect. With such a setting, it is possible to compensate for the coupling loss.
  • FIG. 3 is a plan view of the optical module 100B of the first modification.
  • the correction optical element 41 is provided corresponding to the lens unit 31
  • the correction optical element 42 is provided corresponding to the lens unit 32
  • the correction optical element 42 is provided corresponding to the lens unit 33.
  • a correction optical element 43 is provided.
  • the deviation of the spatial characteristics of the light passing through all the lens portions 31 to 33 with respect to the expected value for example, with respect to the expected value of the optical path and the beam diameter.
  • the deviation can be suppressed.
  • FIG. 4 is a plan view of the optical module 100C of the second modification. As shown in FIG. 4, in this modification, the optical module 100C is provided with an array correction member 40C in which correction optical elements 41 to 43 as a lens portion are integrated.
  • the labor and cost for mounting the correction optical elements 41 to 43 can be suppressed as compared with the configuration in which the correction optical elements 41 to 43 are separate bodies.
  • FIG. 5 is a plan view of the optical module 100D of the third modification.
  • the optical module 100D is provided with an array correction member 40D integrally having correction optical elements 41 to 43 as prism portions.
  • the array correction member 40D can translate the light passing through the lens portions 31 to 33 in the Y direction.
  • the labor and cost for mounting the correction optical elements 41 to 43 can be suppressed as compared with the configuration in which the correction optical elements 41 to 43 are separate bodies.
  • FIG. 6 is a plan view of the optical module 100E of the fourth modification.
  • the optical module 100E is provided with an array correction member 40E having a correction optical element 41 as a lens and correction optical elements 42 and 43 as a prism portion integrally. There is.
  • the array correction member 40D can translate the light passing through the lens portions 32 and 33 in the Y direction.
  • FIG. 7 is a plan view of the optical module 100F of the fifth modification. As shown in FIG. 7, in this modification, correction optical elements 41 to 43 as lenses are provided for each of the lens portions 31 to 33.
  • the optical module 100F includes a plurality of correction optical elements 41 to 43 having different optical path lengths between the lens units 31 to 33.
  • the optical path length between the lens unit 32 and the correction optical element 42 is longer than the optical path length between the lens units 31, 33 and the correction optical elements 41, 43.
  • a space adjacent to the correction optical element 42 in the X direction is formed on the substrate 10, so that the correction optical element 42 can be easily gripped by a gripping member such as a robot hand or tweezers, and the substrate.
  • the correction optical element 42 can be mounted on the 10 more easily or more smoothly.
  • the difference between the optical path length between the lens unit 32 and the correction optical element 42 and the optical path length between the lens units 31, 33 and the correction optical elements 41, 43 is 0.1. It is preferably [mm] or more.
  • the profiles of the refracting surfaces 31a and 33a of the lens portions 31 and 33 and the profiles of the refracting surfaces 32a of the lens portions 32 are different from each other.
  • the optical characteristics such as the focal distance can be set to be substantially the same.
  • FIG. 8 is a plan view of the optical module 100G of the sixth modification. As shown in FIG. 8, in this modification, the correction optical element 42 as a lens is provided only for the lens portion 32.
  • a space adjacent to the correction optical element 42 in the Y direction is formed on the substrate 10, so that the correction optical element 42 can be easily gripped by a gripping member such as a robot hand or tweezers, and the substrate.
  • the correction optical element 42 can be mounted on the 10 more easily or more smoothly.
  • the profiles of the refracting surfaces 31a and 33a of the lens portions 31 and 33 and the profiles of the refracting surfaces 32a of the lens portions 32 are different from each other.
  • the optical characteristics such as the focal length can be set substantially the same for the lens unit 31, the synthetic optical system including the lens unit 32 and the correction optical element 42, and the lens unit 33.
  • FIG. 9 is a plan view of the optical module 100H of the seventh modification.
  • the number of input / output units 21 to 26 of the optical device 20 and the number of lens units 31 to 36 of the array lens member 30 are 6.
  • the number of correction optical elements 41, 43, 45 as a lens is 3.
  • the same effect as that of the above-described embodiment or modification can be obtained.
  • FIG. 10 is a plan view of the optical module 100I of the 8th modification
  • FIG. 11 is a plan view of the optical module 100J of the 9th modification
  • FIG. 12 is a plan view of the optical module 100K of the 10th modification. It is a figure.
  • the number of input / output units 21 and 22 of the optical device 20 and the number of lens units 31 and 32 of the array lens member 30 are 2.
  • the number of correction optical elements 41 and 42 as lenses is 1 or 2.
  • the number of input / output units 21 to 26 and the number of lens units 31 to 36 are not limited to 2, 3, or 6, and may be 4, 5, or 7 or more. ..
  • FIG. 13 is a plan view of the optical module 100L of the eleventh modification
  • FIG. 14 is a plan view of the optical module 100M of the twelfth modification.
  • these modifications include a plurality of independent optical devices 20 that are not integrated.
  • the optical module 100L of FIG. 13 has three optical devices 20 having input / output units 21 to 23, respectively
  • the optical module 100M of FIG. 14 has an optical device 20 having input / output units 21 and 22 and an input / output unit 20. It has an optical device 20 having an output unit 23, and an optical device 20.
  • the same effect as that of the above-described embodiment or modification can be obtained by the configuration including the plurality of optical devices 20.
  • FIG. 15 is a plan view of the optical device 1 of the second embodiment including the optical module 100A.
  • the optical module 100A has the same configuration as that of the first embodiment. Further, in the optical module 100A, light is input to the input / output unit 23 of the optical device 20, and light is output from the input / output units 21 and 22 of the optical device 20.
  • the optical device 20 of the optical module 100A is a modulator.
  • the light (input light Li) emitted from the input optical fiber (not shown) is input to the optical device 20 as a modulator via the lens 101 and the lens unit 33 of the array lens member 30.
  • the optical device 20 is, for example, an MZ (Machzenda) type phase modulator using InP (indium phosphide) as a constituent material, and is driven by a modulator driver (not shown) and functions as an IQ modulator. It is a device.
  • the optical device 20 may have, for example, a configuration similar to that disclosed in International Publication No. 2016/021163.
  • the optical device 20 modulates the input light Li and outputs the modulated lights Lo1 and Lo2 whose planes of polarization are orthogonal to each other. Both of these modulated lights Lo1 and Lo2 are linearly polarized lights and are IQ-modulated.
  • the modulator driver that operates the optical device 20 includes, for example, an IC. The operation of the modulator driver is controlled by a controller (not shown).
  • the lens unit 31 collimates the modulated light Lo1 and inputs it to the polarization synthesizing unit 103. Further, the lens unit 32 collimates the modulated light Lo2 and inputs it to the polarization synthesizing unit 103.
  • the polarization synthesizing unit 103 rotates the polarization plane of the modulated light Lo2, polarizes and synthesizes the modulated light Lo1 and Lo2, and outputs the output signal light Lo including the modulated light Lo1 and Lo2.
  • the output signal light Lo output from the polarization synthesizing unit 103 is input to the end portion (not shown) of the output optical fiber via the lens 104.
  • the optical device 1 having the above configuration, since the optical module 100A is provided, the effect obtained by the optical module 100A can be obtained.
  • the optical module 100A can be appropriately replaced with a modified example or an optical module having the same configuration as the modified example. Further, the optical device 1 is not limited to the one provided with a modulator.
  • FIG. 16 is a plan view of the optical module 100N of the thirteenth modification, which is a modification of the first embodiment.
  • the optical module 100N of this modification has the same configuration as that of the first embodiment.
  • the optical device 20 and the array lens member 30 are in contact with each other in the X direction and are integrated.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained by this modification as well.
  • FIG. 17 is a plan view of the optical device 1P of the 14th modification, which is a modification of the second embodiment.
  • the optical device 1P of the present modification has the same configuration as that of the second embodiment.
  • the optical device 1P includes an optical fiber array 105 (block) having an optical fiber 105i for transmitting the input optical Li and an optical fiber 105o for transmitting the output signal optical Lo.
  • the same effect as that of the second embodiment can be obtained by this modification as well.
  • FIG. 18 is a plan view of the optical device 1Q of the fifteenth modification, which is a modification of the second embodiment.
  • the optical device 1Q of this modified example has the same configuration as that of the 14th modified example.
  • the lenses 101 and 104 and the optical fiber array 105 are in contact with each other in the X direction and are integrated.
  • the same effect as that of the 14th modification and the 2nd embodiment can be obtained by this modification as well.
  • the present invention can be used for optical modules and optical devices.
  • Optical device 10 ... Substrate 10a ... Base surface 20 ... Optical devices 21, 22, 23, 24, 25, 26 ... Input / output units 21a to 23a ... Ends 30 ... Array lens members 31, 32, 33 , 34, 35, 36 ... Lens portions 31a to 33a ... Refracting surfaces 40C to 40E ... Array correction members 41, 42, 43, 45 ... Correction optical elements 41a, 42a, 43a, 45a ... Refracting surfaces 100A to 100N ... Optical module 101 ... Lens 102 ... Prism 103 ... Polarization synthesis unit 104 ... Lens 105 ... Optical fiber array 105i ... Optical fiber 105o ... Optical fiber Li ... Input light Lo ... Output signal light Lo1, Lo2 ... Modulated light X ... Direction Y ... Direction Z ... direction

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Abstract

光モジュールは、例えば、光デバイスと、当該光デバイスと光学的に接続され複数の並列なレンズ部を一体に有したアレイレンズ部材と、レンズ部を通る光を補正する補正光学素子と、を備える。補正光学素子は、例えば、レンズ部を通る光の光路およびビーム径のうち少なくとも一つを補正する。

Description

光モジュールおよび光学装置
　本発明は、光モジュールおよび光学装置に関する。
　従来、複数の並列なレンズ部を有したアレイレンズを備えた光モジュールが、知られている（特許文献１）。
特開２００４－１０１８４８号公報
　しかしながら、アレイレンズは複数の並列なレンズ部が一体に設けられているため、例えば、アレイレンズの製造ばらつき等によって、各レンズ部を通る光のうち少なくとも一つの光の光路やビーム径が、所望の値からずれてしまう虞があった。
　そこで、本発明の課題の一つは、例えば、複数の並列なレンズ部を有したアレイレンズ部材を備えた光モジュールおよび光学装置において、レンズ部を通る光を補正することである。
　本発明の光モジュールは、例えば、光デバイスと、前記光デバイスと光学的に接続され複数の並列なレンズ部を一体に有したアレイレンズ部材と、前記レンズ部を通る光を補正する補正光学素子と、を備える。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記補正光学素子は、前記レンズ部を通る光の光路およびビーム径のうち少なくとも一つを補正する。
　また、前記光モジュールは、例えば、前記補正光学素子として、前記レンズ部との間の光路長の異なる複数の補正光学素子を備える。
　また、前記光モジュールは、例えば、前記補正光学素子として、前記レンズ部との間の光路長の差が０．１ｍｍ以上である複数の補正光学素子を備える。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、対応する前記補正光学素子が有る第一レンズ部と、対応する前記補正光学素子が無い第二レンズ部と、を有する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記第一レンズ部と前記第二レンズ部とが前記レンズ部の並び方向に隣接する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面のプロファイルが異なる複数のレンズ部を有する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記レンズ部の並び方向のピッチは、２ｍｍ以下である。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記レンズ部の並び方向のピッチは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記レンズ部の並び方向のピッチは、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
　また、本発明の光モジュールでは、例えば、前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面の曲率半径が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下のレンズ部を有する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面の曲率半径の差が０．０５ｍｍ以上であるかまたは非球面係数の差が０．３以上である複数のレンズ部を有する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、前記光デバイスに入る光を通す受光レンズ部、および前記光デバイスから出た光を通す発光レンズ部のうち少なくとも一つを有する。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記受光レンズ部の光軸と前記発光レンズ部の光軸との間隔は、１．５ｍｍ以下である。
　また、前記光モジュールは、例えば、前記補正光学素子として、少なくとも一つのレンズを備える。
　また、前記光モジュールでは、例えば、前記補正光学素子としてのレンズの屈折面の曲率半径は、前記レンズ部の屈折面の曲率半径の５倍以上２０倍以下である。
　また、前記光モジュールでは、例えば、記補正光学素子としてのレンズの屈折面の曲率半径は、前記レンズ部の屈折面の曲率半径の８倍以上１２倍以下である。
　また、前記光モジュールは、例えば、前記補正光学素子として、少なくとも一つのプリズムを備える。
　また、前記光モジュールは、例えば、前記複数の補正光学素子を一体に有したアレイ補正部材を備える。
　また、本発明の光学装置は、例えば、前記光モジュールを備える。
　本発明によれば、例えば、複数の並列なレンズ部を有したアレイレンズ部材を備えた光モジュールおよび光学装置において、レンズ部を通る光を補正することができる。
図１は、第１実施形態の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図２は、第１実施形態の光モジュールにおける光の向きの例を示す例示的かつ模式的な平面図である。 図３は、第１変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図４は、第２変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図５は、第３変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図６は、第４変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図７は、第５変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図８は、第６変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図９は、第７変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１０は、第８変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１１は、第９変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１２は、第１０変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１３は、第１１変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１４は、第１２変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１５は、第２実施形態の光モジュールを含む光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１６は、第１３変形例の光モジュールの例示的かつ模式的な平面図である。 図１７は、第１４変形例の光モジュールを含む光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。 図１８は、第１５変形例の光モジュールを含む光学装置の例示的かつ模式的な平面図である。
　以下、本発明の例示的な実施形態および変形例が開示される。以下に示される実施形態および変形例の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および結果（効果）は、一例である。本発明は、以下の実施形態および変形例に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果（派生的な効果も含む）のうち少なくとも一つを得ることが可能である。
　以下に示される実施形態および変形例は、同様の構成を備えている。よって、各実施形態および変形例の構成によれば、当該同様の構成に基づく同様の作用および効果が得られる。また、以下では、それら同様の構成には同様の符号が付与されるとともに、重複する説明が省略される場合がある。
　本明細書において、序数は、部品や部位等を区別するために便宜上付与されており、優先順位や順番を示すものではない。
　また、各図において、Ｘ方向を矢印Ｘで表し、Ｙ方向を矢印Ｙで表し、Ｚ方向を矢印Ｚで表す。Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに交差するとともに互いに直交している。
［第１実施形態］
　図１は、本実施形態の光モジュール１００Ａの平面図である。図１に示されるように、光モジュール１００Ａは、基板１０と、光デバイス２０と、アレイレンズ部材３０と、補正光学素子４１，４３と、を備えている。
　基板１０は、Ｚ方向と交差して広がっている。本実施形態では、基板１０は、Ｘ方向およびＹ方向に延びるとともに、Ｚ方向と直交している。また、基板１０は、ベース面１０ａを有している。ベース面１０ａは、平面状の形状を有し、Ｚ方向と交差して広がっている。本実施形態では、ベース面１０ａは、Ｘ方向およびＹ方向に延びるとともに、Ｚ方向と直交している。基板１０は、例えば、半導体基板である。基板１０は、ベースとも称され、ベース面１０ａは、表面とも称されうる。
　光デバイス２０、アレイレンズ部材３０、および補正光学素子４１，４３は、それぞれ、接着やはんだ付け等により、ベース面１０ａ上に実装される。
　光デバイス２０は、複数の並列な光の入出力部２１～２３を有している。入出力部２１～２３は、例えば、レーザ発光素子のような発光素子の出力部や、フォトダイオードのような受光素子の入力部である。
　また、光デバイス２０は、例えば、変調器や、コヒーレントミキサのような、複数の光の入出力部２１～２３を有したデバイスであってもよい。光デバイス２０としてのレーザ発光素子や、変調器、コヒーレントミキサ等のスポットサイズは、シングルモード光ファイバのスポットサイズよりも小さい、３．５μｍ程度以下である。さらに、光デバイス２０は、光ファイバアレイであってもよい。
　複数の入出力部２１～２３は、Ｙ方向に並んでいる。複数の入出力部２１～２３のＸ方向の端部２１ａ～２３ａは、Ｙ方向に並んでいる（整列されている）。ただし、これには限定されず、複数の入出力部２１～２３は、Ｘ方向に多少のずれをもって配置されてもよい。
　複数の入出力部２１～２３は、Ｙ方向に等間隔に配置されている。ただし、これには限定されず、複数の入出力部２１～２３の間隔は、等距離で無くてもよい。
　また、複数の入出力部２１～２３は、ベース面１０ａからＺ方向に同じ距離だけ離れて配置されている。ただし、これには限定されず、複数の入出力部２１～２３のベース面１０ａからの距離は、互いに異なってもよい。
　複数の入出力部２１～２３に入力される光、および複数の入出力部２１～２３から出力される光は、互いに略平行である。ただし、これには限定されず、複数の入出力部２１～２３に入力される光、および複数の入出力部２１～２３から出力される光は、互いに略平行でなくてもよい。
　アレイレンズ部材３０は、光デバイス２０と光学的に接続されている。アレイレンズ部材３０は、複数の並列なレンズ部３１～３３を有している。レンズ部３１～３３は、例えば、凸レンズであり、コリメート機能や、集光機能を有している。コリメート機能を有する場合、レンズ部３１～３３は、コリメータや、コリメートレンズとも称されうる。
　複数のレンズ部３１～３３は、Ｙ方向に並んでいる（整列されている）。ただし、これには限定されず、複数のレンズ部３１～３３は、Ｘ方向に多少のずれをもって配置されてもよい。
　複数のレンズ部３１～３３の光軸は、Ｙ方向に等間隔に配置されている。ただし、これには限定されず、複数の入出力部２１～２３の光軸の間隔は、等距離で無くてもよい。
　複数のレンズ部３１～３３の光軸は、ベース面１０ａからＺ方向に同じ距離だけ離れて配置されている。ただし、これには限定されず、複数のレンズ部３１～３３の光軸のベース面１０ａからの距離は、互いに異なってもよい。
　アレイレンズ部材３０は、例えば、その全体が、ガラスや、合成樹脂材料、シリコンのような光を透過する透明材料によって作られうる。ただし、これには限定されず、アレイレンズ部材３０の少なくともレンズ部３１～３３を含む一部が、光を透過する材料によって作られてもよい。ここで、透明とは、入出力部２１～２３に入力される光、および入出力部２１～２３から出力される光を透過することを意味する。
　レンズ部３１～３３の屈折面３１ａ～３３ａのプロファイルは、それぞれ異なってもよい。本実施形態では、一例として、対応する補正光学素子４１，４３が有るレンズ部３１，３３と、対応する補正光学素子が無いレンズ部３２とで、プロファイルが異なっている。なお、レンズ部３１，３３について「対応する補正光学素子４１，４３が有る」とは、当該レンズ部３１，３３を通る前または通った後の光が経由する補正光学素子４１，４３が存在することを意味し、レンズ部３２について「対応する補正光学素子４１，４３が無い」とは、当該レンズ部３２を通る前または通った後の光が経由する補正光学素子が存在しないことを意味する。レンズ部３１，３３は、第一レンズ部の一例であり、レンズ部３２は、第二レンズ部の一例である。
　補正光学素子４１，４３は、アレイレンズ部材３０に対して光デバイス２０の反対側に位置されている。補正光学素子４１は、レンズ部３１に対応して設けられ、補正光学素子４３は、レンズ部３３に対応して設けられている。補正光学素子４１は、レンズ部３１からＸ方向に離間し、補正光学素子４３は、レンズ部３３からＸ方向に離間している。
　補正光学素子４１，４３は、本実施形態では、一例として、レンズである。
　複数の補正光学素子４１，４３は、Ｙ方向に略並んでいる。ただし、これには限定されず、複数の補正光学素子４１，４３は、Ｘ方向に多少のずれをもって配置されてもよい。
　レンズ部３１と補正光学素子４１との間の光路長と、レンズ部３３と補正光学素子４３との間の光路長とは、略同じである。ただし、これには限定されず、複数の補正光学素子４１，４３と対応するレンズ部３１，３３との間の光路長は、互いに異なってもよい。
　また、複数の補正光学素子４１，４３の光軸は、ベース面１０ａからＺ方向に略同じ距離だけ離れて配置されている。ただし、これには限定されず、複数の補正光学素子４１，４３の光軸のベース面１０ａからの距離は、互いに異なってもよい。
　補正光学素子４１，４３は、それぞれ、対応するレンズ部３１，３３を通る前または通った後の光（以下、単にレンズ部３１，３３を通る光と称する）を補正する。補正光学素子４１，４３は、例えば、光路の位置や、方向、ビーム径等を補正する。アレイレンズ部材３０は、複数のレンズ部３１～３３を有し、光デバイス２０は、複数の入出力部２１～２３を有している。複数のレンズ部３１～３３が、それぞれ別の部材であった場合、光デバイス２０における複数の入出力部２１～２３の配置に合わせて、複数のレンズ部３１～３３を配置することができる。しかしながら、本実施形態では、複数のレンズ部３１～３３がアレイレンズ部材３０に一体化されているため、製造ばらつき等により、光デバイス２０における入出力部２１～２３の配置と、アレイレンズ部材３０における複数のレンズ部３１～３３の配置とがずれていた場合にあっては、当該ずれに応じて、複数のレンズ部３１～３３を通る複数の光の光路やビーム径の所期値（例えば最適値や、設計値、公差範囲の中央値など）に対するずれが大きくなる場合があり、かつ当該ずれを個別に抑制するのが難しい場合がある。この点、本実施形態では、光路やビーム径を補正する補正光学素子４１，４３を設けることにより、複数のレンズ部３１～３３を通る複数の光の光路やビーム径の所期値とのずれを抑制することができる。
　また、複数のレンズ部３１～３３の並び方向のピッチ、すなわちＹ方向のピッチが小さい場合、補正光学素子４１，４３を保持するハンドやツールが周辺部品と干渉しやすくなり、補正光学素子４１，４３を基板１０上に実装し難くなる。この点、本実施形態では、レンズ部３２に対応する補正光学素子が存在しない分、当該レンズ部３２に対応する補正光学素子が存在した場合に比べて、補正光学素子４１，４３をＹ方向に互いに離間して配置することができるため、補正光学素子４１，４３を基板１０上により容易にあるいはより円滑に実装しやすいという利点が得られる。
　また、上述したように、本実施形態では、レンズ部３１，３３の屈折面３１ａ，３３ａのプロファイルと、レンズ部３２の屈折面３２ａのプロファイルとが、互いに異なっている。これにより、例えば、レンズ部３１と補正光学素子４１とを含む合成光学系、レンズ部３２、およびレンズ部３３と補正光学素子４３とを含む合成光学系について、焦点距離のような光学的な特性を、略同じに設定することができる。
　図２は、本実施形態の光モジュール１００Ａにおける光デバイス２０の四つの構成例を示す模式図である。図２の左上は、全ての入出力部２１～２３が光の出力部である構成例であり、図２の右上は、全ての入出力部２１～２３が光の入力部である構成例であり、図２の左下は、入出力部２１，２３が光の出力部であり入出力部２２が光の入力部である構成例であり、図２の右下は、入出力部２２が光の出力部であり入出力部２１，２３が光の入力部である構成例である。図２に示される光の入出力の形態、あるいは図２以外の種々の光の入出力の形態に対して、本実施形態の光デバイス２０を適用することができる。
　以上、説明したように、本実施形態では、光モジュール１００Ａは、光デバイス２０と、アレイレンズ部材３０と、補正光学素子４１，４３と、を備えている。アレイレンズ部材３０は、複数の並列なレンズ部３１～３３を有している。補正光学素子４１，４３は、レンズ部３１，３３を通る光を補正する。
　また、本実施形態では、補正光学素子４１，４３は、レンズ部３１，３３を通る光の光路およびビーム径のうち少なくとも一つを補正する。
　このような構成によれば、例えば、補正光学素子４１，４３により、レンズ部３１，３３を通る光の空間的な特性の所期値に対するずれ、例えば光路やビーム径の所期値に対するずれを、抑制することができる。
　また、本実施形態では、アレイレンズ部材３０は、対応する補正光学素子４１，４３が有るレンズ部３１，３３（第一レンズ部）と、対応する補正光学素子が無いレンズ部３２（第二レンズ部）と、を有している。
　このような構成によれば、全てのレンズ部３１～３３に対応して補正光学素子を設けた構成に比べて、補正光学素子の数を減らすことができる。よって、例えば、光モジュール１００Ａの部品点数をより少なくし、光モジュール１００Ａの製造の手間やコストを抑制することができる。
　また、本実施形態では、対応する補正光学素子４１，４３が有るレンズ部３１，３３（第一レンズ部）と、対応する補正光学素子が無いレンズ部３２（第二レンズ部）とが、レンズ部３１～３３の並び方向に隣接している。
　このような構成によれば、例えば、基板１０上に補正光学素子４１，４３とＹ方向に隣接した空間ができるため、ロボットハンドやピンセットのような把持部材によって補正光学素子４１，４３を把持しやすくなり、基板１０上に補正光学素子４１，４３をより容易にあるいはより円滑に実装することができる。
　また、本実施形態では、アレイレンズ部材３０は、屈折面３１ａ～３３ａのプロファイルが異なる複数のレンズ部３１～３３を有している。
　このような構成によれば、例えば、レンズ部３１と補正光学素子４１とを含む合成光学系、レンズ部３２、およびレンズ部３２と補正光学素子４３とを含む合成光学系について、焦点距離のような光学的な特性を、略同じに設定することができる。
　また、本実施形態では、例えば、複数のレンズ部３１～３３のピッチ（光軸のピッチ）は、例えば、２［ｍｍ］以下であり、好適には、０．２［ｍｍ］以上２［ｍｍ］以下であり、さらに好適には、０．２［ｍｍ］以上１［ｍｍ］以下である。これにより、アレイレンズ部材３０、ひいては光モジュール１００Ａが、Ｙ方向、すなわちレンズ部３１～３３の並び方向に大きくなるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、例えば、レンズ部３１～３３の屈折面３１ａから３３ａの曲率半径は、例えば、０．２［ｍｍ］以上２［ｍｍ］以下である。これは、デバイスからの出射ビーム角度が広いことや部品レイアウトの制限等により、コリメートビーム径が制限されるため、急峻な屈折率勾配が必要となるからである。これにより、狭小な領域内で所望の光路を形成することが可能となる。
　また、本実施形態では、例えば、複数のレンズ部３１～３３の屈折面３１ａから３３ａの曲率半径の差が０．０５［ｍｍ］以上であるかまたは非球面係数の差が０．３以上である。これは、レンズ部３１～３３の光学的な特性が互いに異なっていることを意味している。これにより、例えば、各レンズ部３１～３３に対応する補正レンズの設計をより精度良く行えたり、補正レンズの要否の選択をより柔軟に行えたり、といった効果が得られる。
　また、本実施形態では、アレイレンズ部材３０は、図２に一例が示されるように、光デバイス２０に入る光を通すレンズ部（受光レンズ部、例えば、図２の左下の例におけるレンズ部３２）と、光デバイス２０を出た光を通す発光レンズ部（発光レンズ部、例えば、図２の左下の例におけるレンズ部３１，３３）と、を有してもよい。
　このような構成によれば、例えば、本実施形態の光モジュール１００Ａを、光が入力されるとともに光を出力する光デバイス２０を有した構成に、適用することができる。
　また、本実施形態では、例えば、光デバイス２０に入る光を通すレンズ部（受光レンズ部、例えば、図２の左下の例におけるレンズ部３２）の光軸と、光デバイス２０を出た光を通す発光レンズ部（発光レンズ部、例えば、図２の左下の例におけるレンズ部３１，３３）の光軸との間隔は、１．５［ｍｍ］以下である。これにより、アレイレンズ部材３０、ひいては光モジュール１００Ａが、Ｙ方向、すなわちレンズ部３１～３３の並び方向に大きくなるのを抑制することができる。
　また、本実施形態では、補正光学素子４１，４３は、レンズである。
　このような構成によれば、補正光学素子４１，４３の位置や、向きの調整により、レンズ部３１，３３を通る光の空間的な特性、例えば、光路やビーム径を補正することができる。
　また、本実施形態では、例えば、補正光学素子４１，４３としてのレンズの屈折面４１ａ，４３ａの曲率半径は、レンズ部３１～３３の屈折面３１ａ～３３ａの曲率半径の５倍以上２０倍以下であり、好適には、８倍以上１２倍以下である。この数値範囲は、計算および実験により得られたものである。これは、レンズである補正光学素子４１，４３によって急峻な屈折率勾配を有するレンズ部３１～３３の位置ずれを補正する場合、曲率半径が小さすぎると補正光学素子４１，４３自体の位置ずれによる光学特性の変動が大きくなってしまい、逆に曲率半径が大きすぎると補正効果が得られ難くなるからである。このような設定により、結合損失の補償が可能となる。
［第１変形例］
　図３は、第１変形例の光モジュール１００Ｂの平面図である。図３に示されるように、本変形例では、レンズ部３１に対応して補正光学素子４１が設けられ、レンズ部３２に対応して補正光学素子４２が設けられ、レンズ部３３に対応して補正光学素子４３が設けられている。
　このような構成によれば、例えば、補正光学素子４１～４３により、全てのレンズ部３１～３３を通る光の空間的な特性の所期値に対するずれ、例えば光路やビーム径の所期値に対するずれを、抑制することができる。
［第２変形例］
　図４は、第２変形例の光モジュール１００Ｃの平面図である。図４に示されるように、本変形例では、光モジュール１００Ｃは、レンズ部としての補正光学素子４１～４３が一体化されたアレイ補正部材４０Ｃが設けられている。
　このような構成によれば、例えば、補正光学素子４１～４３が別体である構成に比べて、補正光学素子４１～４３を実装する手間やコストを抑制することができる。
［第３変形例］
　図５は、第３変形例の光モジュール１００Ｄの平面図である。図５に示されるように、本変形例では、光モジュール１００Ｄは、プリズム部としての補正光学素子４１～４３を一体に有したアレイ補正部材４０Ｄが設けられている。アレイ補正部材４０Ｄは、レンズ部３１～３３を通る光を、Ｙ方向に平行移動することができる。
　このような構成によれば、例えば、補正光学素子４１～４３が別体である構成に比べて、補正光学素子４１～４３を実装する手間やコストを抑制することができる。
［第４変形例］
　図６は、第４変形例の光モジュール１００Ｅの平面図である。図６に示されるように、本変形例では、光モジュール１００Ｅは、レンズとしての補正光学素子４１と、プリズム部としての補正光学素子４２，４３を一体に有したアレイ補正部材４０Ｅが設けられている。アレイ補正部材４０Ｄは、レンズ部３２，３３を通る光を、Ｙ方向に平行移動することができる。
　このような構成によれば、例えば、レンズ部３１～３３を通る光のそれぞれについてより好適な補正を行うことができる。
［第５変形例］
　図７は、第５変形例の光モジュール１００Ｆの平面図である。図７に示されるように、本変形例では、レンズ部３１～３３のそれぞれについて、レンズとしての補正光学素子４１～４３が設けられている。
　図７に示されるように、光モジュール１００Ｆは、レンズ部３１～３３との間の光路長の異なる複数の補正光学素子４１～４３を備えている。レンズ部３２と補正光学素子４２との間の光路長は、レンズ部３１，３３と補正光学素子４１，４３との間の光路長よりも長い。
　このような構成によれば、例えば、基板１０上に補正光学素子４２とＸ方向に隣接した空間ができるため、ロボットハンドやピンセットのような把持部材によって補正光学素子４２を把持しやすくなり、基板１０上に補正光学素子４２をより容易にあるいはより円滑に実装することができる。
　また、このような観点から、レンズ部３２と補正光学素子４２との間の光路長と、レンズ部３１，３３と補正光学素子４１，４３との間の光路長との差は、０．１［ｍｍ］以上であるのが、好適である。
　また、本変形例では、レンズ部３１，３３の屈折面３１ａ，３３ａのプロファイルと、レンズ部３２の屈折面３２ａのプロファイルとが、互いに異なっている。これにより、例えば、レンズ部３１と補正光学素子４１とを含む合成光学系、レンズ部３２と補正光学素子４２とを含む合成光学系、およびレンズ部３３と補正光学素子４３とを含む合成光学系について、焦点距離のような光学的な特性を、略同じに設定することができる。
［第６変形例］
　図８は、第６変形例の光モジュール１００Ｇの平面図である。図８に示されるように、本変形例では、レンズ部３２についてのみ、レンズとしての補正光学素子４２が設けられている。
　このような構成によれば、例えば、基板１０上に補正光学素子４２とＹ方向に隣接した空間ができるため、ロボットハンドやピンセットのような把持部材によって補正光学素子４２を把持しやすくなり、基板１０上に補正光学素子４２をより容易にあるいはより円滑に実装することができる。
　また、本変形例では、レンズ部３１，３３の屈折面３１ａ，３３ａのプロファイルと、レンズ部３２の屈折面３２ａのプロファイルとが、互いに異なっている。これにより、例えば、レンズ部３１、レンズ部３２と補正光学素子４２とを含む合成光学系、およびレンズ部３３について、焦点距離のような光学的な特性を、略同じに設定することができる。
［第７変形例］
　図９は、第７変形例の光モジュール１００Ｈの平面図である。図９に示されるように、本変形例では、光デバイス２０の入出力部２１～２６の数、およびアレイレンズ部材３０のレンズ部３１～３６の数が６である。これに対し、レンズとしての補正光学素子４１，４３，４５の数は３である。このように、各部の数が異なる構成によっても、上記実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
［第８～第１０変形例］
　図１０は、第８変形例の光モジュール１００Ｉの平面図であり、図１１は、第９変形例の光モジュール１００Ｊの平面図であり、図１２は、第１０変形例の光モジュール１００Ｋの平面図である。図１０～１２に示されるように、これら変形例では、光デバイス２０の入出力部２１，２２の数、およびアレイレンズ部材３０のレンズ部３１，３２の数が２である。これに対し、レンズとしての補正光学素子４１，４２の数は１あるいは２である。このように、各部の数が異なる構成によっても、上記実施形態や変形例と同様の効果が得られる。なお、入出力部２１～２６の数、およびレンズ部３１～３６の数は、２，３，または６には限定されず、４，５であってもよいし、７以上であってもよい。
［第１１，１２変形例］
　図１３は、第１１変形例の光モジュール１００Ｌの平面図であり、図１４は、第１２変形例の光モジュール１００Ｍの平面図である。図１３，１４に示されるように、これら変形例では、一体化されていない独立した複数の光デバイス２０を備えている。図１３の光モジュール１００Ｌは、それぞれ入出力部２１～２３を有した三つの光デバイス２０を有し、図１４の光モジュール１００Ｍは、入出力部２１，２２を有した光デバイス２０と、入出力部２３を有した光デバイス２０と、を有している。このように、複数の光デバイス２０を備えた構成によっても、上記実施形態や変形例と同様の効果が得られる。
［第２実施形態］
　図１５は、光モジュール１００Ａを備えた第２実施形態の光学装置１の平面図である。光モジュール１００Ａは、第１実施形態のものと同様の構成である。また、光モジュール１００Ａは、光デバイス２０の入出力部２３に光が入力され、光デバイス２０の入出力部２１，２２から光が出力される。光モジュール１００Ａの光デバイス２０は、変調器である。
　入力光ファイバ（不図示）を出た光（入力光Ｌｉ）は、レンズ１０１、およびアレイレンズ部材３０のレンズ部３３を介して変調器としての光デバイス２０に入力される。
　光デバイス２０は、例えば、ＩｎＰ（インジウムリン）を構成材料に用いたＭＺ（マッハツェンダ）型の位相変調器であり、変調器ドライバ（不図示）によって駆動され、ＩＱ変調器として機能する公知の光学デバイスである。光デバイス２０は、例えば、国際公開第２０１６／０２１１６３号に開示される構成と同様の構成を有しうる。
　光デバイス２０は、入力光Ｌｉを変調し、偏波面が互いに直交する変調光Ｌｏ１，Ｌｏ２を出力する。これら変調光Ｌｏ１，Ｌｏ２は、いずれも直線偏波光であり、ＩＱ変調されている。光デバイス２０を動作させる変調器ドライバは、たとえばＩＣを含んで構成されている。変調器ドライバの作動は、制御器（不図示）によって制御される。
　レンズ部３１は、変調光Ｌｏ１をコリメートし、偏波合成部１０３に入力する。また、レンズ部３２は、変調光Ｌｏ２をコリメートし、偏波合成部１０３に入力する。偏波合成部１０３は、変調光Ｌｏ２の偏波面を回転させるとともに変調光Ｌｏ１，Ｌｏ２を偏波合成し、当該変調光Ｌｏ１，Ｌｏ２を含む出力信号光Ｌｏを出力する。偏波合成部１０３から出力された出力信号光Ｌｏは、レンズ１０４を経由して、出力光ファイバの端部（不図示）に入力される。
　以上の構成を備えた光学装置１によれば、光モジュール１００Ａを備えているため、当該光モジュール１００Ａによって得られる効果を得ることができる。なお、光モジュール１００Ａは、適宜変形例あるいは変形例と同様の構成を有した光モジュールに置き換えることが可能である。また、光学装置１は、変調器を備えたものには限定されない。
［第１３変形例］
　図１６は、第１実施形態の変形例である第１３変形例の光モジュール１００Ｎの平面図である。図１６に示されるように、本変形例の光モジュール１００Ｎは、第１実施形態と同様の構成を備えている。ただし、本変形例では、光デバイス２０とアレイレンズ部材３０とがＸ方向に互いに接し、一体化されている。本変形例によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、例えば、光モジュール１００ＮをＸ方向により小型化することができる、という利点が得られる。
［第１４変形例］
　図１７は、第２実施形態の変形例である第１４変形例の光学装置１Ｐの平面図である。図１７に示されるように、本変形例の光学装置１Ｐは、第２実施形態と同様の構成を備えている。ただし、本変形例では、光学装置１Ｐは、入力光Ｌｉを伝送する光ファイバ１０５ｉと出力信号光Ｌｏを伝送する光ファイバ１０５ｏとを有した光ファイバアレイ１０５（ブロック）を備えている。本変形例によっても、上記第２実施形態と同様の効果が得られる。
［第１５変形例］
　図１８は、第２実施形態の変形例である第１５変形例の光学装置１Ｑの平面図である。図１８に示されるように、本変形例の光学装置１Ｑは、第１４変形例と同様の構成を備えている。ただし、本変形例では、レンズ１０１，１０４と光ファイバアレイ１０５とがＸ方向に互いに接し、一体化されている。本変形例によっても、上記第１４変形例および第２実施形態と同様の効果が得られる。また、本変形例によれば、例えば、光学装置１ＱをＸ方向により小型化することができる、という利点が得られる。
　以上、本発明の実施形態および変形例が例示されたが、上記実施形態および変形例は一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック（構造や、種類、方向、型式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等）は、適宜に変更して実施することができる。
　本発明は、光モジュールおよび光学装置に利用することができる。
１，１Ｐ，１Ｑ…光学装置
１０…基板
１０ａ…ベース面
２０…光デバイス
２１，２２，２３，２４，２５，２６…入出力部
２１ａ～２３ａ…端部
３０…アレイレンズ部材
３１，３２，３３，３４，３５，３６…レンズ部
３１ａ～３３ａ…屈折面
４０Ｃ～４０Ｅ…アレイ補正部材
４１，４２，４３，４５…補正光学素子
４１ａ，４２ａ，４３ａ，４５ａ…屈折面
１００Ａ～１００Ｎ…光モジュール
１０１…レンズ
１０２…プリズム
１０３…偏波合成部
１０４…レンズ
１０５…光ファイバアレイ
１０５ｉ…光ファイバ
１０５ｏ…光ファイバ
Ｌｉ…入力光
Ｌｏ…出力信号光
Ｌｏ１，Ｌｏ２…変調光
Ｘ…方向
Ｙ…方向
Ｚ…方向

Claims (20)

  1. 　光デバイスと、
    　前記光デバイスと光学的に接続され複数の並列なレンズ部を一体に有したアレイレンズ部材と、
    　前記レンズ部を通る光を補正する補正光学素子と、
    　を備えた、光モジュール。
  2. 　前記補正光学素子は、前記レンズ部を通る光の光路およびビーム径のうち少なくとも一つを補正する、請求項１に記載の光モジュール。
  3. 　前記補正光学素子として、前記レンズ部との間の光路長の異なる複数の補正光学素子を備えた、請求項１または２に記載の光モジュール。
  4. 　前記補正光学素子として、前記レンズ部との間の光路長の差が０．１ｍｍ以上である複数の補正光学素子を備えた、請求項３に記載の光モジュール。
  5. 　前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、
    　対応する前記補正光学素子が有る第一レンズ部と、
    　対応する前記補正光学素子が無い第二レンズ部と、
    　を有した、請求項１～４のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  6. 　前記第一レンズ部と前記第二レンズ部とが前記レンズ部の並び方向に隣接した、請求項５に記載の光モジュール。
  7. 　前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面のプロファイルが異なる複数のレンズ部を有した、請求項１～６のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  8. 　前記レンズ部の並び方向のピッチは、２ｍｍ以下である、請求項１～７のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  9. 　前記レンズ部の並び方向のピッチは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項８に記載の光モジュール。
  10. 　前記レンズ部の並び方向のピッチは、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である、請求項９に記載の光モジュール。
  11. 　前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面の曲率半径が０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下のレンズ部を有した、請求項１～１０のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  12. 　前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、屈折面の曲率半径の差が０．０５ｍｍ以上であるかまたは非球面係数の差が０．３以上である複数のレンズ部を有した、請求項１１に記載の光モジュール。
  13. 　前記アレイレンズ部材は、前記レンズ部として、
    　前記光デバイスに入る光を通す受光レンズ部、および
    　前記光デバイスから出た光を通す発光レンズ部のうち少なくとも一つ
    　を有した、請求項１～１２のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  14. 　前記受光レンズ部の光軸と前記発光レンズ部の光軸との間隔は、１．５ｍｍ以下である、請求項１３に記載の光モジュール。
  15. 　前記補正光学素子として、少なくとも一つのレンズを備えた、請求項１～１４のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  16. 　前記補正光学素子としてのレンズの屈折面の曲率半径は、前記レンズ部の屈折面の曲率半径の５倍以上２０倍以下である、請求項１５に記載の光モジュール。
  17. 　前記補正光学素子としてのレンズの屈折面の曲率半径は、前記レンズ部の屈折面の曲率半径の８倍以上１２倍以下である、請求項１６に記載の光モジュール。
  18. 　前記補正光学素子として、少なくとも一つのプリズムを備えた、請求項１～１７のうちいずれか一つに記載の光モジュール。
  19. 　前記複数の補正光学素子を一体に有したアレイ補正部材を備えた、請求項３に記載の光モジュール。
  20. 　請求項１～１９のうちいずれか一つに記載の光モジュールを備えた、光学装置。
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