(57)【要約】【課題】対向するコリメータレンズ間（又は光ファイバ間）の調心作業が無用な光モジュールを提供する。【解決手段】複数のコリメータレンズ１２ａを互いに平行に整列配置した１対のコリメータレンズアレイ１４を対向させた光モジュール１５である。基板１３に設けた複数の位置決め溝１３ａにそれぞれ長いコリメータレンズ原材（１２）を収容するとともに接着剤等で固定し、次いで、基板１１の長手方向の中間部における基板１１の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝１３をコリメータレンズ原材（１２）を含めて加工する。対向する１対のコリメータレンズ１２ａは、基板１１に固定された１本の長いコリメータレンズの原材１２の中間部を溝加工して得らたものであるから、対向する１対のコリメータレンズどうしの軸心は一致しており、改めて調心を行う必要がない。コリメータレンズに代えて光ファイバを用いた光モジュールも可能である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールであって、
互いに平行な複数の位置決め溝を設けた基板の各位置決め溝にそれぞれ長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを収容するとともに接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工したことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
請求項１においてコリメータレンズを対向させた構造を有する光モジュールを、請求項１において光ファイバを対向させた構造を有する光モジュールの中間部溝に嵌合させた構造を有することを特徴とする光モジュール。
【請求項３】
複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールを製造する光モジュールの製造方法であって、
互いに平行な複数の位置決め溝を設けた基板の各位置決め溝にそれぞれ長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを収容するとともに接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工することを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項４】
請求項３の方法においてコリメータレンズを対向させた構造の第１の光モジュールを作製し、かつ、請求項３の方法において光ファイバを対向させた構造の第２の光モジュールを作製し、その際、第２の光モジュールの中間部溝の溝幅を第１の光モジュールの基板長手方向寸法の合わせ、かつ、第１の光モジュールの基板の位置決め溝ピッチと第２の光モジュールの基板の位置決め溝ピッチとを一致させ、かつ、第２の光モジュールの中間部溝の深さを、当該第２の光モジュールの中間部溝に前記第１の光モジュールを嵌合した時に第１の光モジュールのコリメータレンズ高さ位置と第２の光モジュールの光ファイバ高さ位置とが一致する深さに設定し、第２の光モジュールの中間部溝に第１の光モジュールを嵌合させることを特徴とする光モジュールの製造方法。
【請求項５】
複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールであって、
平坦な基板上に複数の長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを互いに平行に配置して接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工したことを特徴とする光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の円筒形のコリメータレンズあるいは複数の光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイあるいは光ファイバアレイを対向させた光モジュール、及び、その製造方法に関し、特に、無調心で、１対のコリメータレンズアレイあるいは光ファイバアレイを対向させた光モジュールを製造可能にする光モジュールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のコリメータレンズを互いに平行に整列配置してなるコリメータレンズアレイは、例えば、その１対のコリメータレンズアレイどうしを対向させて、光を導通させる光学モジュールとして用いられる。
【０００３】
図１２は１対のコリメータレンズアレイを対向させた光モジュールにおける、対向する１対のコリメータレンズ１及びこれに接続した光ファイバ２を示している。対向するコリメータレンズ１間に、例えばフィルタや光アイソレータなどの光学素子が挿入される。
対向するコリメータレンズ１間の光結合の損失を少なくするために、両コリメータレンズ１間の互いの軸心を一致させる調心は極めて重要である。
【０００４】
対向するコリメータレンズ１について、図１２におけるｘ方向の変位、ｙ方向の変位、ｘ方向の傾斜θｘ、及びｙ方向の傾斜θｙに対する調心が必要であり、その調心作業は煩雑であり、調心を容易にするために種々の工夫がされている。
【０００５】
図１３は対向するコリメータレンズアレイを製造する際に、対向するコリメータレンズ間の調心を容易にする製造方法（特許文献１）を説明するものである。
まず、コリメータレンズアレイの平面をなす端面を有する基板５上に、長尺の屈折率分布型ロッドレンズ原材６を該屈折率分布型ロッドレンズ原材６の光軸が前記端面の１つと平行になるように所定ピッチで並設する（図１３（ａ））。
次いで、所定間隔で前記屈折率分布型ロッドレンズ原材を光軸と直交する面にて基板５ごと切断して分割する（図１３（ｂ））。
次いで分割された個々の屈折率分布型ロッドレンズ原材を規定のレンズ長に調整し、その後切断側端面同士を対向させるとともに、対向するレンズ間の光軸を一致させる（図１３（ｃ））。同図において、切断して分割された基板を５ａで示す。また、屈折率分布型ロッドレンズ原材６から分割され規定のレンズ長に調整されたロッドレンズを６ａで示す。切断して分割されたロッドレンズ６ａの長さ（Ｌ／２）はロッドレンズ原材６の長さ（Ｌ）の半分である。
【０００６】
上記の製造方法は、長い１つのロッドレンズ原材６を切断分割して、対向する１対のコリメータレンズ６ａ、６ａを作成することで、その対向するコリメータレンズ間の調心は、ｘ方向の傾斜θｘ及びｙ方向の傾斜θｙに対する調心が不要となり、ｘ方向変位とｙ方向変位との２軸調心のみ済むというものである。
【特許文献１】特開２００２−１８２００９（図７、図４、段落番号[０００６]、[００１６]など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
対向するコリメータレンズアレイの通常の製造方法では、長尺の屈折率分布型ロッドレンズ原材１を所定のレンズ長に切断して多数の屈折率分布型ロッドレンズを作製しておき、それらの中から任意に一対選択してレンズ対とするのに対して、上記の製造方法は、長い１つのロッドレンズ原材６を切断分割して対向する１対のコリメータレンズ６ａ、６ａを作製することで、ｘ方向変位とｙ方向変位との２軸調心のみ済む点で、調心作業が改善される。
しかし、対向するコリメータレンズ間の調心は、光を導通させながら行う調心作業であり、この調心作業には非常に時間がかかるので、たとえ２軸の調心でもやはり極めて煩雑である。
また、調芯機は通常約１０００万円ほどする高価なもので初期投資が高額であり、また維持費にも多くの費用がかかる。
したがって、このような調心作業を不要とできれば、製造能率を著しく向上させ、製造コストを下げることができる。
【０００８】
また、複数の光ファイバを互いに平行に整列配置してなる光ファイバアレイも、その１対の光ファイバアレイどうしを対向させて、光を導通させる光学モジュールとして用いられるが、光ファイバアレイどうしを対向させた光モジュールの場合も、前記と同様に、調心作業が煩雑であるという問題がある。
【０００９】
本発明は上記背景のもとになされたもので、１対のコリメータレンズアレイあるいは光ファイバアレイを対向させた光モジュールを製造する際に、対向するコリメータレンズ間あるいは光ファイバ間の調心作業を無用とすることが可能な光モジュール、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する請求項１の発明は、複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールであって、
互いに平行な複数の位置決め溝を設けた基板の各位置決め溝にそれぞれ長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを収容するとともに接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工したことを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明の光モジュールは、請求項１においてコリメータレンズを対向させた構造を有する光モジュールを、請求項１において光ファイバを対向させた構造を有する光モジュールの中間部溝に嵌合させた構造を有することを特徴とする
【００１２】
請求項３の発明は、複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールを製造する光モジュールの製造方法であって、
互いに平行な複数の位置決め溝を設けた基板の各位置決め溝にそれぞれ長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを収容するとともに接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明の光モジュールの製造方法は、請求項３の方法においてコリメータレンズを対向させた構造の第１の光モジュールを作製し、かつ、請求項３の方法において光ファイバを対向させた構造の第２の光モジュールを作製し、その際、第２の光モジュールの中間部溝の溝幅を第１の光モジュールの基板長手方向寸法の合わせ、かつ、第１の光モジュールの基板の位置決め溝ピッチと第２の光モジュールの基板の位置決め溝ピッチとを一致させ、かつ、第２の光モジュールの中間部溝の深さを、当該第２の光モジュールの中間部溝に前記第１の光モジュールを嵌合した時に第１の光モジュールのコリメータレンズ高さ位置と第２の光モジュールの光ファイバ高さ位置とが一致する深さに設定し、第２の光モジュールの中間部溝に第１の光モジュールを嵌合させることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、複数の円筒形のコリメータレンズ又は光ファイバを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ又は光ファイバアレイを対向させた光モジュールであって、
平坦な基板上に複数の長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを互いに平行に配置して接着剤等で固定し、次いで、前記基板の長手方向の中間部における基板の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１又は請求項３の発明によれば、基板の各位置決め溝にそれぞれ長いコリメータレンズ原材又は光ファイバを収容し固定した状態で中間部溝をコリメータレンズ原材又は光ファイバを含めて加工する構造であるから、前記中間部溝の加工で形成される対向する１対のコリメータレンズどうし又は光ファイバどうしの軸心は一致しており、改めて調心を行う必要がない。
このように煩雑な調心作業が不要となるので、光モジュール製造時のリードタイムを短縮でき、コストを削減できる。
また、光モジュールにおける対向する１対のコリメータレンズ又は光ファイバが元々同一の位置決め溝に収容固定された１本のコリメータレンズ原材又は光ファイバであるから、単に調心が不要というだけでなく、コリメータレンズどうし又は光ファイバどうしの軸ずれは非常に少ない。これにより、光軸のズレも非常に少なくすることができ、低損失の光接続が可能となる。
また、調芯装置のような高価な設備が不要となるので、そのような設備の初期費用、維持費が不要となり、この点でもコストを削減できる。
【００１６】
請求項２又は請求項４の発明によれば、調心作業なしに、対向するコリメータレンズどうしの軸ずれが非常に少ないとともに各コリメータレンズの後端面に接続される光ファイバ間の軸ずれも非常に少ない構造の光モジュールが得られる。
【００１７】
請求項５の光モジュールによれば、基板に位置決め溝加工をする必要がなく、単なる平坦な基板で済むので、基板の作製が容易であり、一層のコスト削減が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施した光モジュール及びその製造方法について、図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１〜図３に本発明の一実施例の光モジュールを製造する工程を順に斜視図で示す。
まず、図１のように、互いに平行な複数の位置決め溝例えばＶ溝１１ａを持つ基板１１を作製する。
次いで、図２に示すように、前記基板１１の各Ｖ溝１１ａにそれぞれ円筒形のコリメータレンズの原材１２を収容し接着剤等で固定する。コリメータレンズ原材１２は、屈折率分布型のロッドレンズである。
次いで、図３に示すように、基板１１の長手方向の中間部における基板１１の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝１３をコリメータレンズ原材１２を含めて加工する。
ここで中間部溝１３とは、基板１１に形成されている溝部分だけでなく、コリメータレンズの中間部が切断除去されて形成された間隙部分も含めて言う。中間部溝１３の両側壁面（コリメータレンズ１２ａの対向面、及び基板１１の溝部分の両壁面）１３ａは垂直である。
中間部溝１３の加工には、切削あるいは研削など適切な手段を採用するとよい。
これにより、複数のコリメータレンズ１２ａを互いに平行に整列配置してなる１対のコリメータレンズアレイ１４を対向させた光モジュール１５が得られる。
【００２０】
上記の光モジュール１５は、基板１１の各Ｖ溝１３にそれぞれ長いコリメータレンズ原材１２を収容し固定した状態で中間部溝１３をコリメータレンズ原材１２を含めて加工した構造であるから、前記中間部溝１３の加工で形成される対向する１対のコリメータレンズ１２ａどうしの軸心は一致しており、改めて調心を行う必要がない。
このように煩雑な調心作業が不要となるので、光モジュール製造時のリードタイムを短縮でき、コストを削減できる。
また、光モジュールにおける対向する１対のコリメータレンズが元々同一のＶ溝に収容固定された１本のコリメータレンズ原材１２であるから、単に調心が不要というだけでなく、コリメータレンズ１２ａどうしの軸ずれは非常に少ない。これにより、光軸のズレも非常に少なくすることができ、低損失の光接続が可能となる。
また、調芯装置のような高価な設備が不要となるので、そのような設備の初期費用、維持費が不要となり、この点でもコストを削減できる。
【００２１】
上記の光モジュール１５は、図４に２点鎖線で示すように、各コリメータレンズ１２ａの後端面に例えば光ファイバ１６を接続して用いる。
図示は省略するが、対向するコリメータレンズ１２ａ間には、例えばフィルタや光アイソレータなどの光学素子が挿入される。
【実施例２】
【００２２】
図５〜図７に本発明の他の実施例の光モジュールを製造する工程を順に斜視図で示す。
まず、図５のように、互いに平行な複数の位置決め溝例えばＶ溝２１ａを持つ基板２１を作製する。
次いで、図６に示すように、前記基板２１の各Ｖ溝２１ａにそれぞれ長尺の光ファイバ２２を収容し接着剤等で固定する。
次いで、図７、図８に示すように、基板２１の長手方向の中間部における基板２１の表面側に、基板幅方向に伸びる中間部溝２３を長尺の光ファイバ２２を含めて加工する。
ここで中間部溝２３とは、前述と同様に、基板２１に形成されている溝部分だけでなく、光ファイバ２２の中間部が切断除去されて形成された間隙部分も含めて言う。中間部溝２３の両側壁面（分割された光ファイバ２２ａの対向面、及び基板２１の溝部分の両壁面）２３ａは垂直である。
中間部溝２３の加工には、前述と同様に切削あるいは研削など適切な手段を採用するとよい。
これにより、複数の光ファイバ２２ａを互いに平行に整列配置してなる１対の光ファイバアレイ２４を対向させた光モジュール２５が得られる。
【００２３】
上記の光モジュール２５において、対向する１対の光ファイバ２２ａどうしの軸心は一致しており、改めて調心を行う必要がない。
その他、詳細は省略するが、光モジュール１５について述べた効果と同様な効果が得られる。
図示は省略するが、対向する光ファイバ２２ａ間には、例えばフィルタや光アイソレータなどの光学素子が挿入される。
【実施例３】
【００２４】
図１０は本発明のさらに他の実施例の光モジュール３５の斜視図、図１１は図１０の光モジュール３５の縦断面図である。
この実施例の光モジュール３５は、図１〜図４で説明した要領で作製したコリメータレンズ１２ａを対向させた構造の光モジュール１５を、図５〜図８で説明した要領で作製するが中間部溝２３’の溝幅を広くした、光ファイバ２２ａ’を対向させた構造の光モジュール２５’における前記中間部溝２３’に嵌合させた構造である。
【００２５】
上記の光モジュール３５を製造する要領を説明すると、まず、図１〜図４で説明した要領でコリメータレンズ１２ａを対向させた第１の光モジュール１５を作製する。図示例ではこの光モジュール１５は図１〜図４の光モジュール１５と同一である。
一方、図５〜図８で説明した要領により、図９に示すように、光ファイバ２２ａ’を対向させた構造で、中間部溝２３’の溝幅を広くした第２の光モジュール２５’を作製する。
この第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’の溝幅Ｗは、前記第１の光モジュール１５の基板長手方向寸法ｗの合わせている。すなわち、図１０、図１１のように第１の光モジュール１５が第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’に嵌合する寸法とする。
また、第１の光モジュール１５の基板１１のＶ溝１１ａのピッチと第２の光モジュール２５’の基板２１のＶ溝２１ａ’ピッチとを一致させ、かつ、第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’の深さＨを、当該第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’に前記第１の光モジュール１５を嵌合させた時に第１の光モジュール１５のコリメータレンズ高さ位置と第２の光モジュールの光ファイバ高さ位置とが一致する深さに設定する。
【００２６】
上記のようにして作製した第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’に、第１の光モジュール１５を嵌合させると、図１０、図１１に示すように、互いに平行に配置された複数の光ファイバ２２ａ’の先端にそれぞれコリメータレンズ１２ａが設けられた光ファイバコリメータアレイ３４どうしが対向する構造の光モジュール３５が得られる。
この光モジュール３５によれば、調心作業なしに、対向するコリメータレンズ１２ａどうしの軸ずれが非常に少ないとともに各コリメータレンズ１２ａの後端面に接続される光ファイバ２２ａどうしの軸ずれも非常に少ない構造の光モジュールが得られる。
【００２７】
上記の光モジュール３５において、対向する１対の光ファイバコリメータアレイ３４における光ファイバ２２ａ’とコリメータレンズ１２ａとの間の軸合わせについては、図示は省略するが、例えば、第１の光モジュール１５の底面にＶ形凸条を形成し、第２の光モジュール２５’の中間部溝２３’における前記Ｖ形凸条に対応する位置にＶ溝を形成して、第１の光モジュール１５側のＶ形凸条が第２の光モジュール２５’側のＶ溝に嵌合することで、軸合わせすること等が考えられる。
【００２８】
また、光ファイバ２２ａ’とコリメータレンズ１２ａとの間の軸合わせについては、特許文献１における図６、段落番号[００２４]〜[００３０]の説明のような構成を採用することも考えられる。
すなわち、長い屈折率分布型ロッドレンズの内部を伝搬する光は光束径の拡大と集束とを繰り返して伝播するが、その光束径の拡大と集束の周期であるピッチＰを考慮する。図１１では対向する１対のコリメータレンズ１２ａの長さＬ１、Ｌ２が等しく図示されているが、特許文献１における図６のように、対向する一方のコリメータレンズ１２ａの長さＬ１を４分の３ピッチ（３Ｐ／４）とし、他方のコリメータレンズ１２ａの長さＬ２を４分の１ピッチ（Ｐ／４）とする。これにより、光ファイバ２２ａ’とコリメータレンズ１２ａとに若干の軸ずれがあっても、光結合損失を少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例の光モジュールを製造する工程における始めの段階の図であり、Ｖ溝を設けた基板の斜視図である。
【図２】光モジュール製造工程における図１に続く段階であり、図１の基板の各Ｖ溝にロッドレンズ原材を収容し接着固定したロッドレンズ原材一体基板の斜視図である。
【図３】図２のロッドレンズ原材一体基板に溝加工を施して得た光モジュールの斜視図である。
【図４】図３の光モジュールに光ファイバを接合した状態で示した縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例の光モジュールを製造する工程における始めの段階の図であり、Ｖ溝を設けた基板の斜視図である。
【図６】図５の基板の各Ｖ溝にロッドレンズ原材を収容し接着固定したロッドレンズ原材一体基板の斜視図である。
【図７】図６のロッドレンズ原材一体基板に溝加工を施して得た光モジュールの斜視図である。
【図８】図７の光モジュールの縦断面図である。
【図９】図５〜図８の光モジュールと同様にして作製した中央部溝の幅の広い光モジュールの斜視図である。
【図１０】図９の光モジュールの中央部溝に図１〜図４の光モジュールを嵌合させて作製した光モジュールの斜視図である。
【図１１】図１０の光モジュールの縦断面図である。
【図１２】光ファイバに屈折率分布型ロッドレンズであるコリメータレンズを接続してなる１対の光ファイバコリメータを対向させた構造について説明する図である。
【図１３】１対のコリメータレンズアレイを対向させた光モジュールを製造する従来方法を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１、２１  基板
１１ａ、２１ａ  Ｖ溝（位置決め溝）
１２  コリメータレンズの原材
１２ａ  コリメータレンズ
１３、２３  中間部溝
１３ａ、２３ａ  （中間部溝の）壁面
１４  コリメータレンズアレイ
１５、２５、３５  光モジュール
１６  光ファイバ
２２  （中間部溝加工前の）長尺の光ファイバ
２２ａ、２２ａ’  光ファイバ
２４  光ファイバアレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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